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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zerstäuben und Granulieren von Schmel- zen, Insbesondere flüssigen Schlacken, mit einem Tundish an dessen Auslauf eine mit Druckmedi- um beaufschlagbare als Ringdüse ausgebildete Zerstäuberdüse angeschlossen ist und einem nachfolgenden Kühl- bzw. Granulierraum.
In der AT 407 247 B wurde bereits vorgeschlagen, eine Schmelze aus einem Schmelzentun- dish mit Fluid unter Druck auszustossen, wobei hier insbesondere Druckgas, Dampf oder Druck- wasser in Richtung des Schiackenaustntts aus dem Tundish eingepresst wurde. Der Schlackentun- dishauslauf erfordert bei derartigen Ausbildungen besondere Massnahmen um zu verhindern, dass die Auslauföffnung zufriert und es wurde daher vorgeschlagen, ein höhenverstellbares Wehrrohr im
Bereich des Schlackenauslaufes in den Tundish abzusenken, um die jeweils ausströmende Menge regulieren zu können, wobei der Treibgasstrahl koaxial zur Achse der Auslauföffnung eingebracht wurde und der Tundishauslauf unmittelbar in den Kühlraum mündet.
Bei einer derartigen Ausbil- dung des Zerstäuberkopfes als Düse, in welche koaxial der Strahl einer Treibgasianze mündet, muss m der Regel ein hoch überhitzter Dampf eingesetzt werden, um ein Zuwachsen der Öffnung zu verhindern, wobei je nach Zusammensetzung der Schmelze und insbesondere bei höherem
Eisenoxidgehalt der Schmelze auch hohe Anforderungen an das Feuerfestmaterial gestellt werden.
Analoges gilt für die Ausbildung des höhenverstellbaren Wehrrohres, weiches bei aggressiven
Schmelzen einem hohen Verschleiss unterworfen ist und daher eine aufwendige Regelung für die korrekte Einstellung der Höhenlage des Wehrrohres erfordert. Neben einer derartigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Austrittsdüse aus einem Schlackentundish sind weitere Ausbildungen beispielsweise der AT 406 954 B zu entnehmen, wobei hier die flüssige Schlacke in eine unter
Unterdruck stehende Expansionskammer eingesaugt wird und mit einem Treibstrahl in die Kühizo- ne transportiert wird.
In der AT 405 511 B ist ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem
Material beschrieben, bei welchem flüssige Schlacke im freien Fall mit Druckwasserstrahlen beauf- schlagt wird, worauf die erstarrte und granulierte Schlacke gemeinsam mit dem gebildeten Dampf über eine pneumatische Förderleitung und einen Verteiler geführt wird. Das auf diese Weise ver- teilte Material kann unmittelbar in einer Strahlmühle weiter zerkleinert werden.
Die prinzipiellen
Ablaufe beim Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material durch Beaufschlagen mit
Dampf sind auch in der EP 683 824 B1 bereits beschrieben, wobei hier eine Mischkammer vorge- sehen ist, In welche Wasser, Wasserdampf und/oder Luft-Wassergemische eingedüst werden, worauf das verdampfte Wasser gemeinsam mit dem erstarrten Material über einen Diffusor ausge- stossen wird. Der Zerstäuberkopf ist bei einer derartigen Ausbildung als Mischkammer mit anschliessendem Diffusor ausgebildet, wobei auch in diesem Fall schmelzflüssige Schlacke aus einem entsprechenden Vorratsgefäss oder einem Tundish zugeführt werden kann.
Während somit in denjenigen Fällen, in welchen die Schmelze mit Fluid unter Druck ausgesto- ssen wurde, für den Ausstoss der Schlacken hohe Mengen an Treibgasen, insbesondere Dampf eingesetzt wurden, wobei Dampf in aller Regel stark überhitzt und Treibgase entsprechend hoch vorgewärmt eingesetzt werden müssen, war bei der Ausbildung, bei welcher Druckwasserstrahlen gegen einen im freien Fall herabströmenden Schlackenstrahl gerichtet ist, eine entsprechende Ausbildung eines Düsenstockes mit einer Mehrzahl derartiger Düsen für Druckwasserstrahlen erforderlich, welche den Schlackenstrahl umgibt.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine besonders einfache und kurzbauende Konstruktion der Zerstäuberdüse ermöglicht wird, wobei gleichzeitig durch entsprechende Regelung des Schlacken- bzw. Schmelzenflusses über eine kurze Strecke ein hohes Mass an Verwirbelung des Schlackenstrahles bei gleichzeitiger Kühlung ermöglicht wird, sodass die Zerstaubungsleistung und die Kühlgeschwindig- keit bei relativ geringem Einsatz von Druckmedium wesentlich verbessert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Ausbildung im wesentlichen darin, dass die Zerstäuberdüse als doppelwandiges Rohr ausgebildet ist, deren Innenwand schlitzförmige Düsen aufweist, deren Austrittsöffnungen im wesentlichen tangential zur Achse des Rohres orientiert sind und deren längere Achsen im wesentlichen parallel zur Achse des Rohres angeordnet sind.
Dadurch, dass die Zerstäuberdüse als einfaches doppelwandiges Rohr ausgebildet ist, deren Innenwand schlitzförmige Düsen aufweist und deren Austrittsöffnungen im wesentlichen tangential zur Achse des Rohres orientiert sind, gelingt es, auf einen Schlackenstrahl gleichzeitig mit der
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Beaufschlagung mit Druckmedium auch einen entsprechenden Rotationsimpuls auszuüben, wo- durch die Zerkleinerungsleistung verbessert werden kann und gleichzeitig eine raschere Abkühlung erzielt werden kann.
Eine derartige Ausbildung erlaubt es darüberhinaus, wie es einer bevorzugten
Weiterbildung der erfindungsgemässen Einrichtung entspricht, die Konstruktion so zu treffen, dass die lichte Weite des Tundishauslaufes der lichten Weite des die Schlitze tragenden Rohres ent- spncht und dass ein Ausflussregelorgan in Form eines Stempelfeeders im Tundish in Richtung der
Achse des Tundishauslaufes verstellbar angeordnet ist.
Mit einer derartigen Regelung des Aus- flusses der flüssigen Schmelzen in die Zerstäuberdüsen mittels eines Stempelfeeders gelingt es, den Schlackenstrahl entsprechend geometrisch zu definieren und sicherzustellen, dass die flüssige
Schmelze bzw. flüssige Schlacke in Form eines rohrförmigen Mantels mit einstellbarer Wandstarke entweder unmittelbar an der Innenwand des doppelwandigen Rohres abfliesst oder in unmittelbarer
Nachbarschaft zu diesem die schlitzförmigen Düsen tragenden Innenrohr auszubringen, wodurch eine rasche Zerkleinerung und ein entsprechender Rotationsimpuls bei geringem Einsatz von
Druckmedium gelingt.
Die Konstruktion der Zerstäuberdüse kann hiebei besonders einfach gehal- ten werden, da beispielsweise bel Verwendung von Druckwasser als Druckmedium gleichzeitig eine effiziente Kühlung und ein Schutz des Innenrohres vor übermässiger thermischer Belastung erzielt werden kann. Durch die Möglichkeit mittels des Stempelfeeders die Wandstärke der aus dem Tundish ausströmenden Schmelze entsprechend zu variieren, ergibt sich eine einfache Re- gelbarkeit und eine einfache Anpassung an die jeweils einzusetzende Menge an Druckmedium, insbesondere Druckwasser, wobei gleichzeitig ein entsprechender Leitapparat geschaffen wird, weicher dem austretenden Schmelzestrom die gewünschte Verwirbelung erteilt.
Die erfindungsgemässe Ausbildung ist so getroffen, dass die Schlitzdüsen Im wesentlichen parallel zur Achse des Rohres angeordnet sind. Da bei der erfindungsgemässen Ausbildung auf die Verwendung von Treibmedium zum Ausbnngen des Schmelzenstrahles verzichtet wird, ist eine entsprechende Überhitzung derartiger Treibmedien entbehrlich. Um aber umgekehrt die rheologischen Eigenschaften der ausströmenden Schmelze zu verbessern, ist in der Regel eine Überhitzung der Schmelze wünschenswert, wobei vorzugsweise die Ausbildung so getroffen ist, dass zwischen dem die Schlitzdüsen tragenden Rohr und dem Tundishauslauf ein beheizbarer rohrförmiger Kanal angeordnet ist.
Um ein Zuwachsen der ringschlitzartigen Austrittsöffnung zwischen dem Stempelfeeder und der Austrittsöffnung des Tundish zu verhindern und die Einstellbarkeit der gewünschten Wandstärke des ausfliessende rohrförmigen Strahles der Schmelze bzw. der flüssigen Schlacke über einen langen Betriebszeitraum aufrechtzuerhalten, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass der Stempelfeeder beheizbar ausgebildet ist.
Der Anschluss von Druckmedium und insbesondere Druckwasser kann bei einer derartigen einfachen Ausbildung der Zerstäuberdüse besonders einfach gestaltet werden, wobei die Ausbildung in einfacher Weise so getroffen werden kann, dass an den zwischen den Wänden des doppelwandigen Rohres ausgebildeten Ringraum wenigstens eine Leitung für Druckmedium, insbesondere Druckwasser angeschlossen ist.
Das entsprechend in Rotation versetzte und weitestgehend erstarrte Granulat kann im Anschluss Im Kühl- oder Granulierraum, welcher entsprechend kleinbauend ausgebildet sein kann, weiter abgekühlt werden, wobei vorzugsweise die Ausbildung so getroffen ist, dass an den Kuhlbzw Granulierraum ein Zyklon zur Abscheidung von Feingranulat angeschlossen ist und dass der den Zyklon verlassende Dampf uber einen Kondensator und eine Dampfreinigung geführt ist.
Insgesamt gelingt es, mit der erfindungsgemässen Einrichtung die Temperatur der Schlacke während und unmittelbar nach der Zerkleinerung auf entsprechend hohen Temperaturen zu halten, um die Ausbildung von Tröpfchen sicherzustellen, weil bei einer entsprechenden Überhitzung der Schlacke auch die gewünschte Oberflächenspannung zur Ausbildung der entsprechenden Tröpfchen in weiten Grenzen eingestellt werden kann. Durch die unmittelbar im Bereich der Schlitzdüsen erfolgende Verwirbelung wird gleichzeitig sichergestellt, dass eine Fadenbildung effizient verhindert wird, wobei eine entsprechend hohe Temperatur, bedingt durch die damit erzielte Oberflachenspannung, die Tröpfchenausbildung begunstigt.
Insgesamt kann eine derartige Düsenausbildung mit Druckwasserschlitzdusen mit Druckwasser Im Bereich von 5 bis 30 bar und bevorzugt etwa 0, 2 bis 0, 6 t Druckwasser/t flüssiger Schmelze betrieben werden, wobei die entsprechenden Dampfmengen bei Temperaturen von 3000 bis
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6000 C anfallen und in der Folge einem Kondensator zugeführt werden können. Zum Zwecke der
Reinigung und je nach chemischer Zusammensetzung der Schmelze bzw. Schlacke kann aus dem
Dampf in der Folge beispielsweise Schwefel in einer Claus-Anlage rückgewonnen werden. Durch die doppelwandige Ausbildung wird das in den Ringraum zwischen den beiden Wänden einge- brachte Druckwasser entsprechend vorgewärmt. Aus der Kühl- bzw.
Granulierkammer kann unmit- telbar Grobgranulat mit einer Teilchengrösse zwischen 100 und 800/lm bei Temperaturen zwischen
3000 und 6000 C ausgetragen werden, wohingegen in einem nachfolgenden Zyklonabscheider
Feingranulat mit einer Partikelgrösse zwischen 5 und 100 jam anfällt und entsprechend ausgetragen werden kann. Für den Austrag können jeweils Zellradschleusen eingesetzt werden, sodass eine entsprechend dichte Ausbildung mit vollständiger Abführung des gebildeten Dampfes aus dem
Zyklonabscheider gewährleistet ist. Durch die intensive Vorwarmung des Druckwassers im Ring- raum der Zerstäuberdüse wird gleichzeitig der Vorteil erzielt, dass Druckwasser mit entsprechend erhöhter Temperatur zum Einsatz gelangt, was die Ausbildung feinster Partikel begünstigt.
Der besonders einfache Aufbau der Zerstäuberdüsen erlaubt es, das Innenrohr erforderlichenfalls als
Verschleissteil auszubilden, welches in einfacher Weise getauscht werden kann, sodass ohne auf- wendige Adjustierungs- und Servicearbeiten eine entsprechend lange Standzeit der Einrichtung gewährleistet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Ausbildung der erfindungs- gemässen Einrichtung teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-il der Fig. 1 und
Fig. 3 eine abgewandelte Ausbildung einer Druckwasserschlitzdüse sowie des Anschlusses an den
Tundish in vergrösserter Darstellung.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Schmelzentundish bezeichnet, dessen Auslassöffnung 2 mit einem Stem- pelfeeder 3 geöffnet oder verschlossen werden kann. Die Schmelze gelangt über einen beheizba- ren Kanal 4 in eine Zerstäuberdüse 5, welche Druckwasserschlitzdüsen 6 aufweist. Konzentrisch zu dem die Schlitzdüsen 6 aufweisenden Innenrohr dieser Zerstäuberdüse ist ein Ringkanal 7 sowie ein Aussenrohr 8 angeordnet, wobei in den Ringkanal 7 über einen Anschluss 9 Druckwasser eingebracht werden kann und über die Schlitzdüsen wiederum ausgestossen werden kann.
Die Schlitzdüsen des Innenrohres sind, wie in der Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich, jeweils so orientiert, dass ihre Austrittsöffnungen im wesentlichen tangential zur Achse 10 des doppelwandigen
Rohres münden, wodurch dem einströmenden Schmelzestrahl ein Rotationstmputs in Richtung der Pfeile 11 vermittelt wird. Im Inneren der Zerstäuberdüse erfolgt somit eine Verwirbelung des Schmelzestrahles. Die zerkleinerten Partikel gelangen in der Folge In axialer Richtung in den darunterliegenden Kühl- bzw. Granulierraum 12, wobei Grobgut über eine Zellradschleuse 13 mit einer Partikelgrösse zwischen 100 und 800/lm ausgetragen werden kann.
Mit dem gebildeten Dampf wird Feingut über die Leitung 14 in einen Zyklon 15 ausgebracht, wobei Feingut wiederum über eine Zellradschleuse 16 mit einer Partikelgrösse zwischen 5 und 100/lm bei Temperaturen zwischen 3000 und 600 C ausgetragen werden kann. Der Dampf wird aus dem Zyklon über die Leitung 17 abgezogen und einem Kondensator zugeführt, wobei entsprechende Reinigungsschritte vorgenommen werden können Vor dem Kondensator kann die exergetisch wertvolle fühlbare Dampfenthalpie über Wärmetauscher rückgewonnen werden.
Im Ringraum 7, welcher mit Druckwasser gefüllt ist, erfolgt eine Vorwärmung des Druckwassers, sodass Druckwasser über die Schlitzdüsen 6 bereits entsprechend vorgewärmt mit dem Schlacken- bzw. Schmelzestrahl kollidiert, wodurch besonders feine Tröpfchen erzielt werden.
Eine weitere Verbesserung der Zerkleinerung lässt sich mit der Ausbildung nach Fig. 3 verwirklichen, bei welcher die lichte Weite ader Auslauföffnung 2 aus dem Schlackentundish im wesentlichen der lichten Weite b des die Schlitzdüsen 6 tragenden Innenrohres entspricht. Bei entsprechender Dimensionierung des beheizten Stempelfeeders 3 lässt sich durch Bewegung des Stempelfeeders 3 in Richtung des Doppelpfeiles 18 und damit in Richtung der Achse 10 eine entsprechende Spaltbreite des Auslaufes eingestellen, sodass ein dünnwandiger rohrförmiger Schmelzestrom in den Bereich der Druckwasserschlitzdüsen 6 abströmt.
Auf diese Weise erfolgt eine gleichmässige Benetzung der Innenfläche des Druckwasserschlitzdüsenleitapparates, wobei auch hier wiederum die Schlitzdüsen 6 entsprechend tangential orientiert angeordnet sind, um die gewünschte Verwirbelung bzw. den gewünschten Rotationsimpuls zu erzielen.