<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zerstäuben und Granulieren von Schmel- zen, insbesondere flüssigen Schlacken, bei welcher an einen Tundishauslauf ein Sprühkopf mit einem zur Rotation antreibbaren Schleuderrad, dessen Rotationsachse in Richtung der Achse des aus dem Tundishauslauf austretenden Schlackenstrahles verläuft, sowie ein Kühlraum ange- schlossen ist.
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 Schlackenaustritts 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 Kuhlraum mündet Bei einer derartigen Ausbil- dung des Zerstäuberkopfes als Düse, in welche koaxial der Strahl einer Treibgaslanze mündet,
muss in 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, welches bei aggressiven
Schmelzen einem hohen Verschleiss unterworfen ist und daher eine aufwendige Regelung fur 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 Kühlzo- ne transportiert wird
In der AT 405 511B 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 Abläufe 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 Zerstauberkopf ist bei einer derartigen Ausbildung als Mischkammer mit an- schliessendem Diffusor ausgebildet, wobei auch in diesem Fall schmelzflüssige Schlacke aus einem entsprechenden Vorratsgefäss oder einem Tundish zugeführt werden kann.
In der AT 407 152 B wird festes Material in einem Schmelzzyklon erschmolzen, wobei an den druckfest verschliessbaren Schmelzzyklon unmittelbar ein Kühlraum angeschlossen ist, welcher in der Folge unter geringerem Druck als der Schmelzzyklon gehalten werden muss, um den Austritt des Materials aus dem Schmelzzyklon in den Kühlraum zu ermöglichen.
Da bei einem derartigen Verfahren die erforderliche Schmelzwärme im Schmelzzyklon aufgebracht werden muss, wird bei der Verbrennung von Brennstoffen im Schmelzzyklon eine hohe Gasmenge erzeugt, welche in der Folge eine entsprechend aufwendige Reinigung erfordert Eine Regelung eines derartigen Verfah- rens ist nur in dem Umfang möglich, in dem voraussetzungsgemäss die entsprechende Schmelz- wärme bereitgestellt wird, sodass insbesondere eine Reduktion der produzierten Gasmenge und eine Einstellung an die gewünschten Kühlbedingungen im Rahmen eines derartigen Schmelz- zyklones nicht erzielt werden kann.
All diesen bekannten Ausbildungen gemeinsam ist der Umstand, dass für den Ausstoss der Schlacken hohe Mengen an Treibgasen, insbesondere Dampf eingesetzt werden, wobei Dampf in aller Regel stark überhitzt und Treibgase entsprechend hochvorgewärmt eingesetzt werden müs- sen. Neben der hohen zu erwärmenden Gasmenge besteht im Anschluss an die Zerstaubung ein relativ hoher Aufwand in der erforderlichen Reinigung der eingesetzten und gebildeten Gase, sodass der apparative Aufwand für die Gaserzeugung und die Gasreinigung relativ hoch ist
Klassische Granulierverfahren sehen vor, dass Schmelzen bzw.
Schlacken einfach in Kühlflüs- sigkeiten eingeleitet werden, wobei naturgemass bei Verwendung von Wasser als Kuhlflüssigkeit
<Desc/Clms Page number 2>
die Schlacken nur geringe Eisenanteile enthalten dürfen, um einen stabilen Betrieb zu gewährleis- ten. Bei der Trockengranulation gelangt die Schlacke auf Kühlbänder oder Kühlplatten, wofür in der
Regel relativ grossbauende Einrichtungen erforderlich sind.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung zum Zerstäuben von Schmelzen zu schaf- fen, bei welcher wesentlich kleinere Teilchengrössen als bei konventioneller Granulation erzielt werden können und bei welcher die im Verfahren erzeugte bzw. für den Betrieb des Verfahrens benötigte Gasmenge gering gehalten werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfin- dungsgemasse Einrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen darin, dass der Kühlraum als das Schleuderrad konzentnsch umgebender Ringraum ausgebildet und unter Zwischen- schaltung einer beheizbaren Ringkammer an das Schleuderrad angeschlossen ist.
Dadurch, dass, wie an sich bekannt, die Schmelze unmittelbar unter Zwischenschaltung eines konventionellen
Schmelzenflussregelorganes, wie beispielsweise eines Feeders oder Tundishstopfens, auf ein
Schleuderrad gelangt, dessen Rotationsachse im wesentlichen mit der Achse des Tundishauslau- fes übereinstimmt, wird eine überaus kleinbauende Einrichtung geschaffen, bei welcher das
Schleuderrad den Schmelzenfluss in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit entspre- chend zerkleinert, wobei in den radial anschliessenden Raum entsprechende Kühlmittel eingebaut sind.
Die Einrichtung ist somit als im wesentlichen ringförmige Kammer aufgebaut, wodurch nur eine geringe Bauhöhe erforderlich ist und die Manipulation der Schmelzen entsprechend verein- facht wird, da die Schmelze nicht mehr, wie bei konventionellen Dampfzerstäuberdüsen, entspre- chend angehoben werden muss, um in einen darunterliegenden Raum ausgestossen zu werden.
Die Verwendung eines derartigen Schleuderrades mit anschliessender ringförmiger Kühlkammer stellt somit konstruktiv eine überaus kleinbauende Einrichtung dar, bei welcher dennoch wichtige
Verfahrensparameter, welche für die Ausbildung geeigneter Teilchengrössen relevant sind, in weiten Grenzen und mit einfachen Mitteln eingestellt werden können. Bei Verwendung von
Schleuderrädern wurde beispielsweise bei Schlackenschmelzen häufig beobachtet, dass diese zur
Fadenbildung neigen, wodurch eine weitere Zerkleinerung nur mehr mit hohem Aufwand möglich wurde.
Im Rahmen der erfindungsgemässen Einrichtung ist es nun in einfacher Weise möglich die
Temperatur der Schlacke während und unmittelbar nach der Zerkleinerung durch das Schleuder- rad auf entsprechend hohen Temperaturen zu halten, um die Ausbildung von Tröpfchen sicherzu- stellen, wobei durch entsprechende Beheizung kleiner Abschnitte die gewünschten Temperaturen und damit die gewünschten Oberflächenspannungen zur Ausbildung der entsprechenden Tröpf- chen in weiten Grenzen eingestellt werden können. Zu diesem Zweck ist mit Vorteil die erfin- dungsgemässe Ausbildung so getroffen, dass der Tundishauslauf mit dem Schleuderrad und dem
Ringraum über ein beheizbares Anschlussrohr in Verbindung steht.
Unmittelbar nach dem Tundish- auslauf kann hiebei mit Brennern oder Heissgas und insbesondere bei Temperaturen von 1400 bis
1800 C noch eine Uberhitzung der Schlacke vorgenommen werden, sodass die Ausbildung feinster Tröpfchen durch das Schleuderrad gewährleistet ist. Das Schleuderrad selbst kann über einen entsprechend regelbaren Antrieb, beispielsweise im Drehzahlbereich von 3000 bis 20000 min-', betrieben werden. Um die entsprechende Schlackenuberhitzung bis zum Auftreffen auf die ent- sprechenden Leitflächen des Schleuderrades auf kurzer Strecke zu erzielen, ist mit Vorteil die Aus- bildung so getroffen, dass in das Anschlussrohr Brenner münden.
Auch nach dem Verlassen des Schleuderrades ist es für die Ausbildung entsprechend feiner Tröpfchen und das Verhindern von Fadenbildung notwendig sicherzustellen, dass die Schlacken- bzw. Schmelzetröpfchen eine entsprechend hohe Temperatur aufweisen, sodass bedingt durch die Oberflächenspannung eine Tröpfchenausbildung begünstigt wird. Um auch nach dem Verlassen eine entsprechende Temperaturführung noch zu gewährleisten, ist die Ausbildung erfindungsge- mass so getroffen, dass der als Kühlraum ausgebildete Ringraum unter Zwischenschaltung einer beheizbaren Ringkammer an das Schleuderrad angeschlossen ist.
Die als Ringkammer ausgebildete Kühlkammer kann in konventioneller Weise gekühlt werden und es kann die Ausbildung insbesondere zu diesem Zwecke so getroffen sein, dass die sich radial erstreckenden Wände des Kühlraumes doppelwandig als Strahlungskühlflächen ausgebildet sind, an deren Hohlraum Leitungen für Kühlmedium angeschlossen sind. Die Baumasse einer derartigen Kühlkammer lassen sich aber auch noch dadurch weiter verringern, wenn in die Kühlkammer unmittelbar Medien eingedüst werden, welche sich beispielsweise unter hohem Enthalpieverbrauch zersetzen Mit Vorteil ist die Ausbildung daher so getroffen, dass der als Kühlraum ausgebildete
<Desc/Clms Page number 3>
Ringraum Anschlüsse für das Eindüsen von Kühlmitteln, wie z.B. Kohlenwasserstoffen, in den Ringraum aufweist.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei- spieles einer erfindungsgemässen Einrichtung teilweise im Schnitt näher erlautert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Schmelzentundish bezeichnet, dessen Schmelzeausflussregelor- gan 2 als Feeder ausgebildet ist und durch Anheben in Richtung des Doppelpfeiles 3 eine entspre- chende Regulierung des jeweils ausströmenden Schmelzestrahles 4 ermöglicht.
Druckdicht an diesen Tundish 1 ist ein Verbindungsrohr 5 angeschlossen, in welchen über Ringdüsen 6 und 7 Heissgas eingeblasen wird. Alternativ oder zusätzlich können jeweils Brenner in den durch das Übergangsrohr 5 ausgebildeten Schacht münden, sodass der Schlackestrahl 4 entsprechend auf Temperaturen bis zu 1800 C überhitzt werden kann. An dieses Verbindungsrohr 5 ist eine Ringkammer 8 angeschlossen, welche aus mehreren Abschnitten besteht. Im ersten Abschnitt dieser Ringkammer 8 ist ein Schleuderrad 9 rotierbar gelagert, wobei die Rotationsachse 10 im wesentlichen mit der Achse 11 des Tundishauslaufes fluchtet. Die Schmelze bzw. Schlacke trifft somit auf das rotierende Schleuderrad 9 auf und wird in radialer Richtung in der Ringkammer 8 auswarts geschleudert.
In einem ersten an das Schleuderrad anschliessenden Abschnitt der Ring- kammer, welcher mit 12 bezeichnet ist, erfolgt eine weitere Erhitzung, um die Schmelzentempera- tur entsprechend den gewünschten Parametern beispielsweise wiederum auf Temperaturen zwi- schen 1400 und 1800 C zu halten, sodass eine feine Tröpfchenbildung unter Vermeidung einer Fadenbildung erfolgt. Der äussere Bereich der Ringkammer 8 ist als ringformige Kühlkammer 13 ausgebildet, dessen Wände doppelwandig ausgebildet sind. In den zwischen den Wänden einge- schlossenen Hohlraum 14 kann entsprechendes Kühlmittel eingeleitet werden.
Zusätzlich sind Düsen 15 vorgesehen, über welche beispielsweise Kohlenwasserstoffe eingedüst werden, welche unter stark endothermer Zersetzung den feinen Schmelzetröpfchen rasch Wärme entziehen und auf diese Weise eine sichere Erstarrung und Abkühlung gewährleisten.
Das gebildete Mikrogranulat verlässt die ringförmige Kühlkammer am Umfang derselben insbe- sondere mit Temperaturen zwischen 200 und 500 C und kann ausserhalb der Ringkammer ge- sammelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1 Einrichtung zum Zerstäuben und Granulieren von Schmelzen, insbesondere flüssigen
Schlacken, bei welcher an einen Tundishauslauf ein Sprühkopf mit einem zur Rotation antreibbaren Schleuderrad, dessen Rotationsachse in Richtung der Achse des aus dem
Tundishauslauf austretenden Schlackenstrahles verläuft, sowie ein Kühlraum angeschlos- sen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlraum als das Schleuderrad (9) konzentrisch umgebender Ringraum (13) ausgebildet ist und unter Zwischenschaltung einer beheizba- ren Ringkammer (13) an das Schleuderrad (9) angeschlossen ist.