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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Granulieren von flüssigen Schlacken, bei wel- chem die flüssigen Schlacken in einen unter vermindertem Druck stehenden Kühlraum ausgestos- sen werden und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Für die Zerstäubung und das Granulieren flüssiger Schlacken sind eine Reihe von Vorschlägen bekannt geworden, bei welchen flüssige Schlacken aus einem Schlackentundish über eine Aus- trittsöffnung entweder im freien Strahl in einen Kühlraum ausgebracht werden und in diesem Kühl- raum mit Dampf und/oder Kaltwasser beaufschlagt werden oder aber unter Verwendung von Dampf bzw. Hochdruckkaltwasser als Treibstrahl in einen Kühlraum ausgetragen werden Den bekannten Verfahren gemeinsam ist ein relativ hoher Wasserverbrauch, da in aller Regel externe Dampfüberhitzer und zusätzliche Einrichtungen für die Abwasseraufbereitung erforderlich sind, um vergleichsweise hohe Wassermengen in der Folge sicher entsorgen zu können. Problemzone bei den bekannten Einrichtungen ist hiebei in erster Linie die Schlackenaustrittsöffnung, welche natur- gemäss zu einem Einfrieren bzw.
Zufrieren tendiert, wobei weiters die jeweils maximal mögliche Dampftemperatur aufgrund der Düsenkästen Beschränkungen unterliegen, da hohe Temperaturen einen relativ hohen Druck bedingen, sodass Dampftemperaturen üblicherweise bei etwa 800 C ihre Grenze finden. Wird in der Folge ein aus einem Schlackentundish austretender Strahl mit Heiss- dampf beaufschlagt, kann es insbesondere bei grossen Durchsatzmengen dazu kommen, dass die Kernzone bzw Seele des auslaufenden Strahles nur unzureichend erfasst wird und daher nicht glasig, sondern kristallin erstarrt.
Die Erfindung zielt nun darauf ab ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, in welchem auf aufwendige Einrichtungen, wie Dämpfüberhitzer, verzichtet werden kann und mit welchem ein Grossteil des benötigten Wassers im Kreislauf geführt werden kann Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, dass im Kühlraum Kühlwasser verdampft wird und das verdampfte Kühlwasser einer Strahlpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes im Kühlraum zugeführt wird. Dadurch, dass der Kühlraum unter Unterdruck gehalten wird, wird beim Eintritt der flüssigen Schlacke in die Kühlkammer eine maximale Volumsexpansion erzielt, wodurch eine besonders intensive Zerkleinerung bewirkt wird. Dies kann zum einen dadurch erhöht werden, dass gleichzeitig mit dem in den Kühlraum eintretenden flüssigen Schlacken auch Dampf in den Unterdruckraum eingestossen wird.
Dadurch, dass nun im Kühlraum Kühlwasser verdampft wird, wird Strahlungswarme der Strahlungströpfchen rasch abgeführt und gleichzeitig Dampf mit einem Druck von bis zu 15 bar bei Temperaturen von 200 bis 400 C erzeugt. Eben dieser auf diese Weise bei der Strahlungswärme erzeugte Dampf kann zur Erzeugung des Unterdruckes unter Verwendung einer konventionellen Dampfstrahlpumpe herangezogen werden, wobei der in der Dampfstrahlpumpe entspannte Dampf in der Folge in einem Kondensator verflüssigt werden und als Speisewasser dem Verdampfer wiederum rückgeführt werden kann. Mit Vorteil wird daher das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass das in der Strahlpumpe entspannte Wasser kondensiert und im Kreislauf der Verdampfung als Druckwasser rückgeführt wird.
Prinzipiell kann die Zufuhr der flüssigen Schlacke in die Unterdruckkammer, deren Wände als Verdampfer ausgebildet sein können, in unterschiedlicher Weise geregelt werden. Neben der bekannten Methode, die flüssige Schlacke mit einem zentralen Dampfstrahl auszustossen, wobei die flüssige Schlacke als Mantel dieses Dampfstrahles austritt, kann vor allen Dingen die jeweilige Durchsatzmenge für die Regelung des erfindungsgemässen Verfahrens von besonderer Bedeutung durch Anheben und Absenken eines Stempels in weiten Grenzen eingestellt werden Zwischen dem zentralen Stempel der Schlackenaustrittsöffnung und der lichten Weite des Düsensteines wird auf diese Weise ein Ringspalt ausgebildet, welcher durch entsprechend konische Ausbildung der Austrittsöffnung und entsprechende axiale Verstellbarkeit des Stempels in seiner Spaltbreite in weiten Grenzen eingestellt werden kann.
Um nun ein Zuwachsen und Einfrieren der Schlackenaus- trittsöffnung mit Sicherheit zu verhindern, kann mit Vorteil das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt werden, dass die flüssige Schlacke über einen elektrisch beheizten Ringspalt in den
Kühlraum eingestossen wird.
Die für die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erforderlichen konstruktiven Aus- gestaltungen sind relativ einfach und kostengünstig umzusetzen. Insbesondere ist es beispiels- weise möglich, den Ringspalt dadurch elektrisch zu beheizen, dass der Stempel und der Düsenstein aus elektrisch leitendem Material bestehen oder mit einer elektrisch leitenden Beschichtung ausge- bildet sind und mit einer Stromquelle zur Ausbildung eines Lichtbogens im Ringspalt verbunden
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sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer längs ihrer Seitenwand Verdampfer für Kühlwasser aufweist, welche mit einer Druckwasserleitung verbunden sind, dass die Ableitung für den Dampf des Verdampfers in eine Dampfstrahlpumpe mündet, welche an die Kühlkammer angeschlossen ist und dass der Dampfstrahlpumpe ein Kondensator und gegebenenfalls eine Kondensatwasser- aufbereitung nachgeschaltet ist, welche in die Druckwasserleitung unter Zwischenschaltung einer Pumpe mündet.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Vorrichtung weist die Austrittsöffnung des Schlak- kentundish einen Düsenstein und einen Stempel zur Einstellung der lichten Weite eines Ringspal- tes auf. Der Stempel wird hiebei in den Düsenstein eingefahren, wodurch sich zwischen dem Düsenstein, dessen Innenwände sich konisch verjüngen, und dem Stempel ein definierter Ring- spalt ausbildet. Ober diesen Ringspalt wird nun die Schlackenschmelze in die Unterdruckkammer eingesaugt, wobei die dabei auftretenden Scherkräfte den Schmelzenfluss desintegrieren. Für das Ausmass dieser Scherkräfte ist in erster Linie die Ringspaltgrösse und der Unterdruck in der Kühl- kammer wesentlich, wodurch feine Schlackentröpfchen entstehen.
Gemäss einer bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung mündet im Schlackentundish in einen durch eine in die flüssige Schlacke eintauchende Wand begrenzten Raum oberhalb der Schlacken- schmelze eine Dampfzuleitung.
Ein auf diese Weise zugegebener Dampf wird gleichfalls durch den Ringspalt eingesaugt, wobei die im Ringspalt mitgerissenen Dampfbläschen die austretenden Schlackentröpfchen signifi- kant verkleinern. Dampf wird im Ringspalt in den Schlackenfluss dispergiert und die extreme Damp- füberhitzung führt zu einer maximalen Volumsexpansion, welche durch den Unterdruck in der Unterdruckkammer noch weiter verstärkt wird. Die Geschwindigkeit der Dampfexpansion kann hiebei mehrfache Schallgeschwindigkeit erreichen, was zu einer weiteren sehr effizienten Schlak- kentröpfchenzerkleinerung führen kann.
Falls, wie bereits erwähnt, der Stempel und der Düsenstein aus elektrisch leitendem Material bestehen, kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung aufgrund des elektrischen Schlacken- widerstandes ein Lichtbogen mit Temperaturen bis zu 3000 C erzeugt werden, wodurch eine extre- me Überhitzung der Schlacke im Ringspalt erzielt wird. Neben einer deutlichen Absenkung der Schlackenviskosität aufgrund der extremen Überhitzung und einer deutlichen Herabsetzung der Oberflächenspannung hat dies eine unmittelbare weitere wesentliche Zerkleinerung der ausgespül- ten Schlackentröpfchen zur Folge.
Prinzipiell kann der Granulataustrag auf zwei verschiedene Weisen erfolgen, wobei mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, dass für den Granulataustrag eine Schleuse am Boden des Kühl- raumes oder ein Sichter oder Filter in der Saugleitung der Dampfstrahlpumpe angeordnet ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Einrichtung führen zu einem gegenüber konventionellen Einrichtungen deutlich geringeren spezifischen Dampfverbrauch. Das System benötigt im Fall der erfindungsgemässen Ausbildung keinen externen Dampfüberhitzer und stellt somit auch geringere Anforderungen an die Wasseraufbereitung. Die Möglichkeit elektrische Energie über den Ringspalt-Lichtbogen einzutragen ist besonders vorteilhaft und weist einen äusserst günstigen Wirkungsgrad auf. Mit nur geringem Energieeintrag lässt sich eine überaus grosse Überhitzung erzielen und eine entsprechende Verbesserung der Zerkleinerungsleistung beobach- ten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispielen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert.
Inder Zeichnung ist mit 1 ein Schlackentundish ersichtlich, dessen Schlackenaustrittsöffnung von einem Düsenstein 2 gebildet ist, dessen Innenwände sich konisch bis zu einer jüngsten Stelle verjüngen. In diesem sich konisch verjüngenden Bereich taucht ein Stempel 3 ein. Die Schlak- kenschmelze im Inneren. des Schlackentundish ist mit 4 bezeichnet, wobei in diese Schlacken- schmelze eine Wand 5 eines Deckels 6 des Schlackentundish eintaucht, welche eine geschlos- sene Kammer 7 begrenzt, in welche über eine Leitung 8 gegebenenfalls zusätzlicher Dampf einge- tragen werden kann. An den Düsenstein 2 wird ein Kühlraum 9 angeschlossen, dessen Wände von einem Verdampfer 10 gebildet sind. Der Verdampfer 10 wird über eine Leitung 11 mit Druckwasser gespeist.
Innerhalb des Sprühkegels 12 verlieren die feinen Schlackentröpfchen über Strahlungs- wärme rasch Temperatur und erstarren glasartig und ein relativ fein disperses Mikrogranulat
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entsteht, welches über eine Schleuse 13 am Boden der Unterdruckkammer 9 ausgetragen werden kann Der Unterdruck in der Unterdruckkammer 9 wird nun über eine Dampfstrahlpumpe 14 auf- recht erhalten, welche über eine Leitung 15 mit dem im Verdampfer 10 gebildeten Dampf gespeist wird Über die Dampfstrahlpumpe 14 wird jeweils Gas aus dem Gasraum der Kühlkammer bzw des Kühlraumes abgezogen, sodass der gewünschte Unterdruck aufrecht erhalten wird, wobei der über die Dampfstrahlpumpe 14 expandierte Dampf in einem Kondensator 16 wiederum verflüssigt wird und das Kondensat 17 über eine Wasseraufbereitung 18, welche durchaus geringe Anforde- rungen erfüllen muss,
und eine Pumpe 19 wiederum in die Druckwasserleitung 11 rückgeführt wird.
Dampfverluste können durch Zugabe von zusätzlichem Kühlwasser über die Leitung 20 des Kondensators 16 kompensiert werden. Der Stempel kann zur Einstellung der Ringspaltbreite in Richtung des Doppelpfeiles 21 axial verstellt werden
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Granulieren von flüssigen Schlacken, bei welchem die flüssigen Schlacken in einen unter vermindertem Druck stehenden Kühlraum ausgestossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlraum Kühlwasser verdampft wird und das verdampfte Kühl- wasser einer Strahlpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes im Kühlraum zugeführt wird.