Способ и устройство для очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи - RU2113271C1

Описание

Изобретение относится к технологии доменных печей, в частности, к способу и устройству для очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи.

В настоящее время известны некоторые способы и установки для гранулирования шлака от доменных печей. Известно, например введение сильной струи воды в поток расплавленного шлака с помощью распылительной головки. Выгодные формы выполнения таких распылительных головок описаны, например в Европейской патентной заявке N 0 082 279.

Нерешенную проблему в известных установках представляет собой пар, загрязненный, между прочим, серосодержащими газами, например сероводородом и двуокисью серы, при введении водной струи в расплавленный шлак, образующимися в больших и сильно колеблющихся количествах.

После гранулирования шлак можно подвергать дегидрации, например, с помощью вращающегося цилиндра с фильтровальной поверхностью. Данный процесс и соответствуяющая установка описаны в патенте США N 4 205 855. При дегидрации шлака также образуется смесь паров и воздуха, загрязненная серосодержащими газами.

В некоторых случаях загрязненные пары, образовавшиеся при гранулировании, выпускаются в окружающую среду без очистки, что, естественно, предельно неприятно для жителей соседних с заводом районов из-за неприятного запаха и токсичности сероводорода.

Некоторые установки снабжены закрытой конденсационной башней, размещенной над резервуаром гранулирования, в котором охлаждается шлак. В данной конденсационной башне горячие газы и пары, поднимающиеся вследствие конвекции, опрыскиваются водой с помощью сопел. Распыленная вода, выходящая из сопел, и конденсат собираются посредством желобов, размещенных под соплами. Однако данные известные установки работают не вполне удовлетворительно. Так как количество шлака и, таким образом, поднимающихся паров и газа может колебаться в течение работы, в самом деле трудно достигать и обеспечивать стабильное снижение давления путем конденсации пара в области сопел. В определенные стадии работы в зоне конденсации башни поэтому создается избыточное давление, мешающее парам подниматься до сопел. Таким образом, не обеспечены достаточная конденсация пара и эффективное удаление серосодержащих газов. Загрязненные пары могут бесконтрольно выходить в окружающую среду.

В частности, известен способ очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, включающий приемы опрыскивания смеси водной струей на смесь непосредственно у резервуара гранулирования с последующим дополнительным опрыскиванием водой остаточных паров и газов, выходящих из резервуара гранулирования (заявка DE N P 35 11 958.6, кл. C 21 B 3/06, 1986).

Из вышеуказанной заявки также известно устройство для очистки смеси пара и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, содержащее распылительные сопла, размещенные над резервуаром гранулирования. В указанной заявке DE указывается на то, что остаточные газы и пары, не удаляемые путем описанной промывки, по внутреннему контуру, выполненному в установке, рециркулируются на распылительную головку. Однако в указанном литературном источнике не поясняется, как предотвращается избыточное давление в установке, возможно ведущее к бесконтрольному выходу загрязненных газов в окружающую среду. Кроме того, известная система не может применяться в уже существующей установке. В самом деле вся установка для гранулирования должна иметь такую конструкцию, что образуется система без каких-либо газопроницаемых мест.

Таким образом, главный недостаток известных способа и устройства заключается в том, что выход загрязненных газов в окружающую среду надежно не предотвращен.

Задача настоящего изобретения заключается в создании улучшенных способа и устройства для очистки смеси паров и воздуха, образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи и загрязненной серосодержащими газами, надежно предотвращающих бесконтрольный выход неочищенных воздуха или паров из установки в окружающую среду и, кроме того, позволяющих эффективно очищать загрязненные пары и при сильно колеблющемся количестве.

Согласно настоящему изобретению указанная задача решается за счет того, что смесь сначала ориентируют по направленному вверх потоку, затем по направленному вниз потоку при пониженном давлении, причем распыление осуществляют параллельно потоку смеси с использованием щелочного водного раствора, и в результате опрыскивания воздух очищается и пары конденсируют, с последующим удалением неконденсированных газов в виде напорного и регулируемого потока для достижения и сохранения пониженного давления.

Задача изобретения также решается в предлагаемом устройстве для очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, содержит по меньшей мере одно распылительное сопло, причем предлагаемое устройство содержит закрытую башню, размещенную над установкой для гранулирования указанной смеси паров и воздуха, служащую для собирания смеси паров и воздуха и включающую по меньшей мере одну вертикально размещенную в закрытой башне удлиненную емкость, закрытую на нижнем конце и открытую на верхнем конце, причем сопла установлены в емкости и сообщены с контуром для распределения щелочного раствора, по меньшей мере одну безнапорную линию для подачи промывочного раствора и конденсата, соединенную с нижним концом емкости, по меньшей мере одну всасывающую линию для неконденсированных газов, соединенную с нижней частью емкости, и насос с регулируемым расходом для извлечения неконденсированных газов и для сохранения пониженного давления в емкости, сообщенный со всасывающей линией.

Смесь паров и воздуха, загрязненную серосодержащими газами и образовавшуюся при гранулировании шлака от доменной печи, ориентируют по направленному вверх потоку. Данное восходящее движение отчасти является конвекцией, но оно усиливается извлечением неконденсированных газов из устройства.

Регулируемое динамическое пониженное давление в емкости создается за счет регулируемого отвода неконденсированных газов из ее нижней части. Конденсация пара опрыскиванием водой также содействует обеспечению в емкости пониженного давления. Благодаря данному пониженному давлению обеспечивается направленный вниз поток смеси паров и газа в емкости. Конденсация паров происходит в результате охлаждения путем их опрыскивания холодной водой. Удаление серосодержащих газов, включая сероводород и двуокись серы, достигается в результате абсорбции, осаждения и/или окислительно-восстановительных реакций серосодержащих газов в тонкораспыленном щелочном водном растворе. Раствор распыляют в смеси паров и газов при ее опускании в емкости. Таким образом, в емкости создается напорный параллельный поток распыленной воды и газа, и паров с открытого верхнего до закрытого нижнего конца емкости. При этом распыленный раствор конденсирует пары, реагирует с серосодержащими газами и одновременно подает неконденсированные газы в нижнюю часть емкости, откуда они отводятся. Не может происходить накопления воздуха и неконденсированных паров, приводящего к обратному потоку, который мешал бы загрязненным парам доходить до зоны конденсации. Таким образом эффективно устранен странный эффект, часто встречаемый в известных устройствах.

Предлагаемое устройство можно приспосабливать к большинству уже имеющихся установок для гранулирования шлака от доменной печи, а именно, с небольшими затратами. В самом деле в отличие от известного устройства (согласно заявке DE N P 35 11 958.6) не требуется газоплотности предлагаемого устройства.

Расход отводимого газа регулируется с сохранением в устройстве пониженного давления, в любой момент предотвращающего выход загрязненных паров из устройства. При гранулировании шлака от доменной печи расход шлака и, таким образом, расход образующихся паров и серосодержащих газов сильно колеблются. Поэтому любое устройство для очистки и конденсации должно обеспечивать полный контроль над самыми разными расходами паров и загрязненного воздуха. Согласно настоящему изобретению такая гибкость в отношении колебаний количества подлежащих очистке загрязненных паров и воздуха достигается за счет регулирования объема отводимого потока загрязненного воздуха из емкости.

Согласно предпочтительной форме выполнения настоящего изобретения насос с регулируемым расходом представляет собой водоструйный насос, позволяющий повторную промывку неконденсированных газов водным раствором. Кислые серосодержащие примеси, возможно имеющиеся в отводимых неконденсированных газах, таким образом эффективно удаляются за счет того, что при выходе из указанного насоса газы и щелочной раствор турбулентно смешиваются, что содействует обмену между обеими фазами. Данная повторная очистка является даже более эффективной, если используемая вода является щелочной. Кроме того, указывается на то, что водоструйный насос не содержит никаких движущихся механических элементов и является в особенной степени устойчивым к воздействию коррозионных веществ.

Объем потока газа, всасываемого водоструйным насосом, является прямо пропорциональным количеству щелочного раствора, используемого для его эксплуатации. Это приводит к двойному преимуществу, заключающемуся в том, что объем потока отводимого газа можно легко контролировать, и что соотношение между объемом потока отводимого газа и объемом потока щелочного раствора остается более или менее неизменным, что обеспечивает эффективную очистку отводимого газа.

Щелочной раствор, используемый для водоструйного насоса, и распыленная вода, собираемая в емкости, предпочтительно подают на водной контур для охлаждения шлака, так как данная вода является богатой известняком. Определенная доля серы таким образом вместе с дегидрированным гранулятом удаляется из контура охлаждающей воды в виде гипса.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения расход насоса контролируется с помощью зонда как функция измеряемого в емкости сниженного давления. Таким образом в емкости сохраняется неизменное пониженное давление даже при колебаниях объема потока паров.

Предпочтительно пары и газы, образовавшиеся при гранулировании и дегидрации, очищаются в одной конденсационной башне, даже если дегидрация осуществляется в другой установке. Для этого газы и пары направляются в конденсационную башню с помощью дымовой трубы, которая может быть снабжена заслоночным клапаном для регулирования объема газа, поступающего в башню с этой стороны.

Другие особенности и признаки изобретения вытекают из нижеследующего подробного описания одного предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылкой на приложенный чертеж, на котором схематически представлен предпочтительный вариант выполнения устройства для очистки загрязненных паров, образовавшихся при гранулировании шлака от доменной печи.

На чертеже представлено помещение гранулирования 1, установленное над установкой для гранулирования. Сильная струя воды 2 с помощью распылительной головки 3 вводится в поток расплавленного шлака 4, по каналу 5 поступающего от доменной печи или шлакового ковша в помещении гранулирования 1. С помощью головки осуществляется гранулирование шлака, затем подающего в охладительный бассейн 6. Из бассейна 6 гранулят непрерывно извлекается и подается на известную установку дегидрации 7, описываемую, например, в патенте США 4 204 855. Данная установка 7 отделена от помещения гранулирования 1 с помощью водяной перегородки, предотвращающей подачу образовавшихся при гранулировании газов на установку дегидрации 7.

Пары и газы, образующиеся при внезапном охлаждении расплавленного шлака водной струей, а также газы и пары, выходящие из бассейна, поднимаются вверх и собираются с помощью закрытой башни 8, размещенной над бассейном 6. В башне 8 установлена цилиндрическая или призматическая удлиненная емкость 9, закрытая со своей нижней стороны воронкообразным дном 10 и открытой со своей верхней стороны. На чертеже видно, что емкость 9 установлена в башне 8 с образованием своего рода дымовой трубы 11 за счет уменьшения поперечного сечения башни 8. В данной трубе 11 газовая смесь из нагретых паров, газов и воздуха направляется к входу емкости 9. В последней сохраняется давление, снижаемое в соответствии с давлением окружающей среды путем непрерывного отвода очищенного газа по линии 12, соединенной с нижней частью емкости 9. Для этого линия 12 сообщена с водоструйным насосом 13, обеспечивающим течение вниз 14 газовой смеси, подлежащей очистке в емкости 9.

В емкости 9 установлены сопла 15. Предпочтительно они установлены в размещенных друг над другом рядах в верхней части емкости 9. Кроме того, сопла 15 сообщены с линией 16 для подачи холодной воды. Они служат для распыления холодного щелочного раствора в направленный вниз поток 14 газообразной смеси.

Конденсация паров происходит за счет интенсивного контакта между распыленной холодной водой 17 и парами. Очистка воздуха происходит путем абсорбции, осаждения и/или окислительно-восстановительных реакций серосодержащих газов в щелочном водном растворе. Распыление содействует контакту между обеими фазами, что имеет благоприятный эффект на осуществление данных реакций. Кроме того, струи распыленной воды содействуют динамике направленного вниз потока газовой смеси, подлежащей очистке в емкости 9, и всасыванию неконденсированных газов и паров на верхнем конце емкости 9. Данный эффект усиливается за счет размещения сопел по расположенным друг над другом рядам.

В емкости 9 распыленная вода и конденсат собираются воронкообразным дном и отводятся по выпускной линии 18.

Линия подачи 16, сообщенная с соплами, предпочтительно соединена с напорной линией 19, ведущей к головке гранулирования 3. Линия 19 сообщена с насосом 20 и соединена с охладительной башней 21. Последняя представляет собой часть охладительного контура для воды, используемой для гранулирования и охлаждения шлака от доменной печи. Вода из данного контура для охлаждения шлака является щелочной (значение pH лежит между 8 и 9), что содействует удалению серосодержащих газов. Благодаря большому содержанию кальция, вымываемого из шлака, серосодержащие газы осаждаются, по меньшей мере частично, в виде гипса, удаляемого вместе с дегидрированным гранулятом 22.

В нижней части емкости 9 газообразная фаза поэтому содержит главным образом воздух, подвергнутый первой промывке. Данный воздух всасывается водоструйным насосом 13 и его можно эффективно подвергать повторной промывке, если для эксплуатации водоструйного насоса 13 используют щелочной водный раствор.

Т.е. в насосе 13 поток щелочного водного раствора 23 за счет эффекта Вентури всасывает очищенный воздух в емкость 9. При выходе из насоса 13 вода и щелочной водный раствор 23 интенсивно смешаны друг с другом. Загрязняющие примеси, возможно имеющиеся после первой промывки в впускаемом газе, удаляют путем вышеописанных реакций.

Щелочной водный раствор 23, используемый для эксплуатации водоструйного насоса 13, предпочтительно берут из бассейна 6 для гранулирования, или с другого места контура воды для гранулирования и охлаждения шлака, т.е. объем щелочного водного раствора 23 является очень низким по сравнению с объемом потока воды для гранулирования. Водоструйный насос 13 может также работать со специальным раствором гидроокиси натрия, или с помощью любого другого основного раствора. Выходящая из водного раствора 13 смесь воздуха и щелочи затем подается по линии 24 в закрытый резервуар 25, где она дегазируется. Из верхней части резервуара 25 по линии 26 в резервуар 27 отводится воздух, причем резервуар 27 является частью охлаждающей башни 21, а щелочной раствор отводится из нижней части закрытого резервуара по линии 28 в отстойник 29 установки дегидрации.

Не требуется предварительной дегазации, если смесь воздуха и щелочного раствора выпускается непосредственно в резервуар 27 охладительной башни.

В нижней части емкости 9 установлен зонд 30, служащий для измерения снижения давления в емкости 9. Данный зонд 30 можно также применять для контроля давления во всем насосе 13, с помощью которого выводится очищенный газ, для сохранения стабильного сниженного давления в емкости 9.

Охлаждающая вода подается по замкнутому контуру между установкой для гранулирования и установкой дегидрации 7. В самом деле, после введения воды с помощью распылительной головки 3 гранулят водой подается на установку дегидрации 7. Последняя предпочтительно содержит воронку 31, служащую для распределения частиц на вращающемся цилиндре 32, снабженном фильтровальной поверхностью. Твердые частицы с помощью не представленных на чертеже лопастей подаются наверх по окружности цилиндра 32. Нижняя часть данных лопастей и стенка вращающегося цилиндра 32 выполнены фильтровальными для обеспечения первой фильтрации гранулята. В то время как вода течет через фильтровальную стенку вращающегося цилиндра твердые частицы гранулята лопастями подаются наверх. При поступлении на верхнюю половину цилиндра обезвоженные частицы гранулята падают на ленточный транспортер 33. Гранулят дегидрированного шлака 22 затем подается на хранение.

Фильтровальная стенка вращающегося цилиндра 32 очищается с помощью струй 34 сжатого воздуха, выходящих из линии 35 для сжатого воздуха. Вода, освобожденная от шлаковых частиц, с помощью насоса 36 подается на охладительную башню и 21. После подачи дополнительного количества воды для компенсации потери вода с помощью насоса 36 подается на распылительную головку 3 и частично на сопла 15. Пары и воздух, выходящие из установки дегидрации 7, целесообразно можно очищать предлагаемым устройством. Для этого установка дегидрации 7 снабжена колпаком 37, собирающим поднимающуюся за счет конвекции смесь 38 паров и воздуха. Данная смесь 38 с установки дегидрации 7 по дымовой трубе 39, возможно снабженной заслоночным клапаном 40, подается в башню 8. Клапан 40 позволяет в любой момент регулировать количество смеси воздуха и пара, подаваемой на башню 8 со стороны установки дегидрации 7.

Специально указывается на то, что настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами его выполнения, но его можно применять во всех установках для гранулирования и дегидрации шлака, в которых освобождаются пары и серосодержащие газы.

Реферат

Способ очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, включает прием опрыскивания смеси жидкой средой, причем осуществляют приемы ориентации смеси по направленному вверх потоку, затем по направленному вниз потоку при пониженном давлении. Опрыскивание осуществляют параллельно потоку смеси с использованием щелочного водного раствора, и в результате опрыскивания воздух очищается и пары конденсируются, с последующим удалением неконденсированных газов в виде напорного и регулируемого потока для создания и сохранения пониженного давления. Устройство для очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, содержит по меньшей мере одно распылительное сопло, закрытую башню, размещенную над установкой для гранулирования, служащую для собирания смеси паров и воздуха и включающую по меньшей мере, одну вертикально размещенную в закрытой башне удлиненную емкость, закрытую на нижнем конце и открытую на вер-хнем конце. Сопла установлены в емкости и сообщены с контуром для распределения щелочного раствора, имеющим по меньшей мере одну безнапорную линию для подачи промывочного раствора и конденсата, соединенную с нижним концом емкости, по меньшей мере одну всасывающую линию для неконденсированных газов, соединенную с нижней частью емкости, и насос с регулируемым расходом для извлечения неконденсированных газов и сохранения пониженного давления в емкости, сообщенной со всасывающей линией. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула