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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Granulieren von Schmelzen, insbesondere flüssigen Schlacken unter Verwendung von Dampf, mit einem Schmelzaggregat oder Tundish, aus welchem die flüssige Schmelze in einen Granulierraum ausgetragen wird.
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 Kühlraum 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. Neben einer derartigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Austrittsdüse aus emem Schlackentundish sind weitere Ausbildungen beispielsweise der AT 406 954 B zu entneh- men, wobei hier die flüssige Schlacke in eine unter Unterdruck stehende Expansionskammer eingesaugt wird und mit einem Treibstrahl in die Kuhlzone 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 uber 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 Zerstäuberkopf 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 uberhitzt und Treibgase entsprechend hochvorgewarmt eingesetzt werden müs- sen. Neben der hohen zu erwarmenden 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 naturgemäss bei Verwendung von Wasser als Kühlflüssigkeit die Schlacken nur geringe Eisenanteile enthalten dürfen, um einen stabilen Betrieb zu gewahrleis- ten Bei der Trockengranulation gelangt die Schlacke auf Kühlbander oder Kühlplatten, wofur in der Regel relativ grossbauende Einrichtungen erforderlich sind
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine einfache Einrichtung zum Granulieren von Schmelzen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die aufwendige Gasreinigung bei Verwen- dung von hohen Treibgasmengen sowie die Ausbildung konstruktiv aufwendiger Sprühköpfe ver- mieden wird und mit einer einfachen Konstruktion eine effiziente Granulation von Schmelzen
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gelingt.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Ausbildung im wesentlichen darin, dass das Schmelzaggregat bzw. der Tundish eine Schlackenabflussregeleinrichtung in Form eines höhenverstellbaren Wehres aufweist, dass an den Schmelzeaustritt eine Rinne aus feuerfes- tem Material anschliesst, dass die Rinne in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist und in ihrem Boden Öffnungen für die Aufnahme von Dampfdüsen aufweist, und dass an das Gehäuse wenigstens eine Leitung für den Austrag von Dampf und eine Schleuse für den Austrag von Granu- lat angeschlossen ist. Dadurch, dass konventionelle Bauteile, wie beispielsweise ein höhenverstell- bares Wehr zur Regelung der in der Zeiteinheit durchtretenden Schmelze verwendet wird, kann auf konventionelle und erprobte Bauteile zurückgegriffen werden.
Auch die nachfolgend an dem
Schmelzenaustritt vorgesehene Rinne erfordert keine aufwendigen und komplexen Bauteile, wobei lediglich Bodenoffnungen vorgesehen sein müssen, an welche die für die Zwecke der Granulierung erforderlichen Dampfdusen angeschlossen werden können. Da die Dampfdüsen nicht unmittelbar in Kontakt mit der Schmelze sind, können sie in entsprechendem Abstand und ggf. unter Zwi- schenschaltung entsprechender Isolierungen angeordnet werden, sodass auch hier der Verschleiss wesentlich verringert wird, wobei gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen wird, die Dampfdüsen, wie es einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemässen Einrichtung entspricht, als Mischdü- sen auszubilden, an welche eine Leitung für Dampf und eine Leitung für Druckwasser angeschlos- sen sind.
Auf diese Weise kann Nassdampf unmittelbar auf die in der Rinne entlangströmende
Schmelze gerichtet werden, wobei gleichzeitig ein Dampfschirm zwischen dem Feuerfestmaterial der Rinne und der Schmelze ausgebildet werden kann, wodurch die Feuerfestauskleidung ge- schont werden kann. Mit Rücksicht auf den eingetragenen Nassdampf ist die erfindungsgemässe
Einrichtung so ausgebildet, dass sie in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht ist, sodass der gebildete überhitzte Dampf entsprechend ausgetragen, gereinigt und von ggf. mitausgetragenem feinen Granulat getrennt werden kann.
Bedingt durch die Verwendung eines höhenverstellbaren Wehres und mit einer entsprechenden Anzahl von Mischdüsen lassen sich die für die Granulierung gewünschten Parameter in einfacher Weise und ohne komplizierten regeltechnischen Aufwand an die Bedürfnisse anpassen, sodass insgesamt gegenüber einer Trockengranulation wesentlich kürzerbauende Einrichtung bewerkstelligt werden können, welche gleichzeitig aufgrund der Ver- wendung von Nassdampf unmittelbar bei der Granulation bereits wesentlich geringere Teilchengrö- #en ergeben. Bei Dampfgranulation wird nämlich gleichzeitig ein hohes Mass an Zerkleinerung erzielt, sodass relativ feinkörniges Granulat ausgetragen werden kann.
Das Eindüsen von Satt- dampf in die relativ dünne Schmelzschicht führt gleichzeitig zur Ausbildung einer Schaumschlacke, welche nach dem Erstarren in feine Teilchen zerfällt und einen intensiven Wärmeübergang ermög- licht.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemässen Einrichtung ist die Ausbil- dung so getroffen, dass die Unterseite der Rinne mit einer Isolationsschicht versehen ist und dass die Düsen im Bereich der Isolationsschicht angeordnet sind. Eine derartige Isolationsschicht dient dem weiteren Schutz der Düsen und verringert thermische Verluste, sodass hoch überhitzter Dampf aus dem geschlossenen Gehäuse ausgetragen werden kann.
Zur Abscheidung von Feingranulat aus der Dampfleitung ist mit Vorteil die Ausbildung so ge- troffen, dass in der Leitung zum Austragen von Dampf aus dem geschlossenen Gehäuse ein Heiss- zyklon zum Abscheiden von Feingranulat angeordnet ist. Mit Rücksicht auf die relativ rasche Abkühlung der Schmelze in Längsrichtung der Rinne, ist es energetisch vorteilhaft, Dampf bei unterschiedlichen Temperaturniveaus gesondert abzuführen, um auf diese Weise eine maximale Effizienz bei der Rekuperation der latenten Wärme bzw. beim Abarbeiten der Dampfenergie zu erzielen.
Zu diesem Zweck ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass das geschlossene Gehäuse wenigstens eine quer zur Rinne verlaufende Trennwand aufweist, deren Unterkante unter Ausbildung eines Spaltes zwischen in Richtung des Schmelzflusses benachbarten Düsen mündet, und dass an jede so gebildete Kammer des Gehauses eine Leitung zum Abziehen von Dampf und jeweils ein Heisszyklon angeschlossen sind Mit einer derartigen Einrichtung gelingt es beispiels- weise in unmittelbarer Nachbarschaft des hohenverstellbaren Wehres Heissdampf mit Temperatu- ren zwischen 800 und 1100 C abzuziehen und aus einem nachgeschalteten Abschnitt Heissdampf bei Temperaturen von 600 bis 800 C abzuziehen, wohingegen die Dampftemperatur am Ende des Erstarrungs- und Granuliervorganges in der Regel zwischen 300 und 600 C liegt.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist es im Hinblick auf die gewünschte Granulation und gleichzei-
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tige weitestgehende Zerkleinerung des Granulates sowie im Hinblick auf den maximalen Schutz der Feuerfestauskleidung vorteilhaft die Ausbildung so zu treffen, dass die Mischdüsen für Satt- dampf mit einem Druck von 1 bis 5 bar und Druckwasser mit einem Druck zwischen 2 und 30 bar zur Ausbildung von Nassdampf ausgelegt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungs- gemässe Einrichtung schematisch teilweise im Schnitt und Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung von
Mischdusen für die in Fig. 1 dargestellte Rinne teilweise im Schnitt.
In Fig. 1 ist der Schmelzen- bzw. Schlackenabstich eines Schmelzaggregates bzw. eines Tun- dish mit 1 bezeichnet. Im Bereich des Abstiches ist ein höhenverstellbares Wehr 2 vorgesehen, über welches die Schichtstärke der auf die nachfolgende Rinne 3 gelangenden Schmelze entspre- chend geregelt werden kann. Die Rinne 3 weist Durchbrechungen 4 für die Aufnahme von Dampf- dusen auf, welche in Fig. 2 noch im Detail dargestellt sind.
Oberhalb der Rinne befindet sich ein geschlossenes Gehäuse 5, welches durch im wesentli- chen vertikale Trennwände 6 in einzelne Kammern 7,8 und 9 unterteilt ist. Die vertikalen Trenn- wände 6 enden hiebei in Abstand oberhalb der Rinne 3, sodass ein freier Querschnitt für den Durchtritt der Schmelze bzw. des erstarrenden Materials verbleibt, wobei diese Wände oberhalb von Bereichen der Rinne münden, an welchen keine Durchbrechungen 4 für die Dampfdüsen angeordnet sind.
Aus den Kammern 7,8 bzw. 9 wird Dampf mit unterschiedlichem Temperaturniveau jeweils über Dampfleitungen 10 abgezogen, wobei an jede derartige Dampfleitung 10 jeweils ein Heisszyk- lon 11 anschliesst, in welchem Feingranulat aus dem abgezogenen Dampf abgetrennt werden kann und jeweils über Zellradschleusen 12 ausgetragen werden kann.
Das in der letzten Kammer 9 anfallende Granulat 13 wird über eine Zellradschleuse 14 ausge- tragen. Insgesamt ergibt sich somit eine geschlossene Konstruktion, wobei Heissdampf aus den Kammern 7,8 und 9 mit unterschiedlichem Temperaturniveau abgezogen wird, sodass sich eine energetisch günstige Stufung der jeweiligen Heissdampftemperatur ergibt Insbesondere gelingt es aus der kastenartigen Kammer 7 Heissdampf mit Temperaturen zwischen 800 und 1100 C, aus der zweiten Kammer 8 Heissdampf mit Temperaturen von 600 bis 800 C und aus der dritten Kammer 9 Heissdampf mit Temperaturen zwischen 300 und 600 C abzuziehen.
Oberhalb der Durchbrechung 4 der Rinne wird bedingt durch den Sattdampf bzw. Druckwas- serdruck die Schmelze jeweils angehoben und durchwirbelt, wodurch eine rasche Granulation bei gleichzeitig effizienter Vorzerkleinerung erzielt wird.
Die an die Durchbrechungen 4 angeschlossenen Mischdusen sind in Fig. 2 näher dargestellt.
Die Rinne 3 aus Feuerfestmaterial ist an ihrer Unterseite mit einer Isolationsschicht 15 versehen, sodass die Mischdüsen nur gering thermisch belastet werden. An die Mischdüsen 16 mündet ein Druckwasseranschluss 17 und ein Anschluss 18 für die Zufuhr von Sattdampf. Sattdampf wird in der Regel im Druckbereich zwischen 1 und 5 bar und Druckwasser im Druckbereich zwischen 2 und 30 bar eingesetzt.
Der Sattdampf wird über den aussenliegenden Ringraum der Mischdüse 16 zugeführt, in welchem Drallkörper 19 eingebaut sind, um eine intensive Durchmischung des Damp- fes mit dem Druckwasser zu erzielen Insgesamt wird aus derartigen Mischdusen 16 über die Durchbrechungen 4 der Rinne 3 Nassdampf ausgestossen, welcher in unmittelbarer Nachbarschaft der Feuerfestauskleidung der Rinne 3 einen Dampffilm bildet, welcher die Feuerfestauskleidung weitestgehend schützt und die Bewegung der Schmelze auch dann noch begünstigt, wenn diese bereits zumindest teilweise erstarrt ist, sodass ein kontinuierlicher Abzug von erstarrten Partikeln in den entsprechenden Auffangraum der letzten Kammer 9 gewährleistet ist. Das Material strömt hierbei auf einem Dampfpolster mit geringem Widerstand ab.
Der Mantel des Druckwasserrohres besteht bevorzugt aus isolierendem bzw thermisch schlecht leitendem Material, sodass eine vorzei- tige Sattdampfkondensation verhindert wird.
Das über die Zellradschleuse 14 ausgetragene Granulat weist in der Regel Durchmesser zwi- schen 0,5 und 1,5 mm auf, wobei das über die Dampfleitungen 10 abgezogene Feingranulat we- sentlich geringere maximale Durchmesser aufweist