DE10152672A1

DE10152672A1 - Schlackengranulierungsanlage

Info

Publication number: DE10152672A1
Application number: DE10152672A
Authority: DE
Inventors: Bogdan Vuletic
Original assignee: Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH; Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH; Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-10-06
Also published as: ATA13992002A; AT411767B; DE10152672C2; LU90968B1

Abstract

In einer Schlackengranulierungsanlage wird zugeführte geschmolzene Schlacke in einer Sprühkammer (3) durch über Düsen (2) injizierte Wasserstrahlen in Schlackensand umgewandelt und der Schlackensand wird anschließend in einer Filteranlage (4) entwässert. In der Sprühkammer entstandener Wasserdampf wird in einem Kondensierturm (6) durch eingesprühtes Kühlwasser kondensiert. Das in der Filteranlage von dem Schlackensand getrennte Prozeßwasser sowie das Kondensationswasser werden nach Abkühlung in einem Kühlturm (12a, 12b) zu der Sprühkammer und dem Kondensierturm zurückgeführt. Hierbei sind getrennte Kreisläufe für das in die Sprühkammer zurückgeführte, zur Umwandlung der Schlacke verwendete Prozeßwasser und das in den Kondensierturm als Kühlwasser zurückgeführte Kondensationswasser vorgesehen. Auf diese Weise wird verhindert, daß abrasive Schlacketeilchen in den den Kondensierturm mit Kühlwasser beliefernden Kreislauf gelangen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlackengranulierungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer bekannten Schlackengranulierungsanlage, welche beispielsweise in der Eisenerzeugungsindustrie eingesetzt wird.
In dieser wird über eine Schlackenrinne 1 zugeführte geschmolzene Schlacke durch aus Düsen 2 austretende Wasserstrahlen in einer Sprühkammer 3 in Schlackensand umgewandelt, wobei dieser rasch abkühlt. In einer nachfolgenden Filteranlage 4 wird der Schlackensand vom Prozeßwasser getrennt und dann über eine Fördervorrichtung 5 einer weiteren Entwässerungsanlage zugeführt.
Der bei der Schlackenumwandlung (Granulierungsprozeß) entstehende Wasserdampf wird in einem oberhalb der Sprühkammer 3 angeordneten Kondensierturm 6 durch Verrieselung von Kühlwasser in mehreren Ebenen über Düsen 7 zur Kondensation gebracht, und die ebenfalls bei dem Granulierungsprozeß gebildeten Gase wie SO₂ und H₂S werden zum größten Teil in diesem Wasser gelöst. Das versprühte Kühlwasser wird zusammen mit dem Wasserdampfkondensat (Kondensationswasser) am Boden 8 des Kondensierturms 6 gesammelt und über eine Leitung 9 zu einem Heißwasserbecken 10 geführt, welchem auch das von dem Schlackensand getrennte Prozeßwasser aus der Filteranlage 4 zugeleitet wird.
Mittels einer Pumpe 11 wird das vermischte Prozeß- und Kodensationswasser aus dem Heißwasserbecken 10 zu einem Kühlturm 12 gepumpt und anschließend einerseits als Prozeßwasser über eine Vorlaufwasserpumpe 13a und eine Rohrleitung 14a zu den Düsen 2 und andererseits als Kühlwasser über eine Vorlaufpumpe 13b und eine Rohrleitung 14b zu den Düsen 7 befördert.
Um das Ansaugen von Umgebungsluft durch die Injektorwirkung der Düsen 2 zu reduzieren, steht der untere Teil der Sprühkammer 3, in welchen die Düsen 2 münden, über Leitungen 15a und/oder 15b mit dem oberen Teil der Sprühkammer 3 sowie dem oberen Teil des Kondensierturms 6 in Verbindung, so daß das aufsteigende Wasserdampf/Gas-Gemisch und nicht die atmosphärische Luft angesaugt wird.
Da es sich bei der Trennung des Prozeßwassers vom Schlackensand in der Filteranlage 4 um eine grobe Filtration handelt, ist der Gehalt an feinen und sehr abrasiven Schlackenpartikeln im zu den Düsen 2 und 7 zurückgeführten Wasser relativ hoch. Diese abrasiven Schlackenpartikel führen zu einem schnellen Verschleiß der Düsen, Pumpen, Rohrleitungen und Armaturen in beiden Wasserkreisläufen. Verschlissene Düsen haben jedoch eine schlechte Verteilung des Wassers zur Folge und beeinträchtigen die Funktion der gesamten Anlage, insbesondere aber die des Kondensierturms 6.
Darüber hinaus begünstigen die Zementeigenschaften der Feststoffe eine Agglomeration des abgelagerten Schlamms sowie das Verstopfen von Düsen und Rohrleitungen, so daß das Betreiben der bekannten Schlackengranulierungsanlage mit einer sehr intensiven Wartung, geringer Verfügbarkeit und eingeschränkter Funktion verbunden ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlackengranulierungsanlage, in welcher zugeführte geschmolzene Schlacke in einer Sprühkammer durch über Düsen injizierte Wasserstrahlen in Schlackensand umgewandelt und der Schlackensand anschließend in einer Filteranlage entwässert werden, in der Sprühkammer entstandener Wasserdampf in einem Kondensierturm durch eingesprühtes Kühlwasser kondensiert wird und das in der Filteranlage aus dem Schlackensand gewonnene Prozeßwasser sowie das Kondensationswasser nach Abkühlung in einem Kühlturm zu der Sprühkammer und zu dem Kondensierturm zurückgeführt werden, zu schaffen, welche in verringertem Maße verschleißanfällig und daher wartungsfreundlicher ist, so daß ihre Verfügbarkeit und auch ihre Lebensdauer erhöht sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schlackengranulierungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß getrennte Kreisläufe für das in die Sprühkammer zurückgeführte, zur Umwandlung der Schlacke verwendete Prozeßwasser und das in den Kondensierturm als Kühlwasser zurückgeführte Kondensationswasser vorgesehen sind, ist der Kreislauf, in welchem das Kondensationswasser zirkuliert, weitgehend von abrasiven Schlackepartikeln frei, so daß der diesen gegenüber besonders anfällige Kondensierturm nicht deren schädlichem Einfluß ausgesetzt ist.

Durch die separate Führung des Rücklaufmessers aus dem Kondensierturm, welches einen im Vergleich zum Prozeßwasser kleinen Stoffstrom darstellt, wird ein wirtschaftlicher und zugleich umweltschonender Einsatz von Chemikalien zur Absorption des im Abgas des Kondensierturms enthaltenen Schwefelwasserstoffes ermöglicht.

Vorteilhaft sind die Sprühkammer und der Kondensierturm übereinander angeordnet und durch eine Wasserauffangtasse voneinander getrennt, so daß gasförmige Stoffe weitgehend ungehindert aus der Sprühkammer in den Kondensierturm strömen können, während feste Partikel zurückgehalten werden.

Weiterhin ist im oberen Teil der Sprühkammer vorzugsweise mindestens eine Sprühdüse zum Versprühen eines Teils des Prozeßwassers für die Kondensation eines Teils des in der Sprühkammer gebildeten Wasserdampfes und für das Auswaschen von mit dem Wasserdampf mitgerissenen Schlackepartikel und Absorption eines Teils der Gase vorgesehen. Hierdurch ist der zur Packung gelangende Wasserdampf bereits erheblich gereinigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese enthält eine Prinzipdarstellung einer Schlackengranulierungsanlage mit den erfinderischen Merkmalen.
Die in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 1 bis 15 gekennzeichneten Teile der Anlage entsprechen den ebenso gekennzeichneten Teilen der Anlage nach Fig. 2, wobei jedoch der Kühlturm 12 in zwei getrennte Kühltürme 12a und 12b aufgeteilt ist und die Leitung 9 nicht im Heißwasserbecken 10 mündet, sondern im Kühlturm 12b. Die Pumpe 11 fördert das Prozeßwasser aus dem Heißwasserbecken 10 in den Kühlturm 12a. Das abgekühlte Prozeßwasser wird mittels der Vorlaufwasserpumpe 13a durch die Rohrleitung 14a zu den Düsen 2 befördert und das durch die Leitung 9 in den Kühlturm 12b geleitete Kondensationswasser wird anschließend mittels der Vorlaufpumpe 13b durch die Rohrleitung 14b zu den Düsen 7 transportiert.
Eine Kopplung der beiden Wasserkreisläufe findet somit nur im Bereich von Sprühkammer 3 und Kondensierturm 6 statt, wobei eine Abgabe von Wasser in den Kondensierturm nur in Form vom Dampf erfolgt, so daß Schlackepartikel nicht übergehen. Der Kreislauf über die Leitungen 9 und 14b ist somit frei von abrasiven Substanzen.
Zusätzlich zur Anlage nach Fig. 2 ist eine Packung 6a im unteren Teil des Kondensierturms 6 angeordnet, welche mit dem aufsteigenden Wasserdampf mitgenommene Schlacketeilchen zurückhält. Dabei sollten der freie Querschnitt der Packung 6a mindestens 75% des Gesamtquerschnitts und deren freies Volumen mindestens 75% des Gesamtvolumens betragen, damit in der Packung 6a kein Druckverlust für den hindurchströmenden Wasserdampf entsteht.
Die durch die Erfindung bewirkte Umwandlung des Schmutzwasserkreislaufs mit einem relativ hohen Anteil an abrasiven und zur Agglomeration und zu Ablagerungen neigenden Partikeln in einen Wasserkreislauf ohne Verunreinigungspartikel ermöglicht die Ausrüstung des Kondensierturms 6 mit der Packung 6a, wodurch der Wirkungsgrad des Kondensierturms 6 erhöht und die Kühlwassermenge für diesen wesentlich reduziert werden kann. Die direkte Zuführung des Kondensationswassers vom Kondensierturm 6 zum Kühlturm 12b durch die Leitung 9 kann durch ein entsprechendes Gefälle von dieser erfolgen, so daß eine Pumpe in diesem Abschnitt des Kreislaufs entbehrlich ist. Der Energieverbrauch wird hierdurch gesenkt und der Kondensationswasserkreislauf wird einfacher.
Von besonderem Vorteil ist die Versprühung von Wasser im oberen Teil der Sprühkammer 3 durch vorzugsweise mehrere nach unten gerichtete Düsen 16, um mit dem Wasserdampf aufsteigende Schlackepartikel noch innerhalb der Sprühkammer 3 auszuwaschen. Gleichzeitig findet auch eine Kondensation eines Teils des Wasserdampfes statt und es wird ein Teil der sonstigen aufsteigenden Gase im Wasser gelöst, das auf die Schlacke herabfällt. Das über die Düsen 16 versprühte Wasser wird diesen durch eine an die Rohrleitung 14a angeschlossene Leitung 17 zugeführt.
Im oberen Teil der Sprühkammer 3 und im oberen Teil 6b des Kondensierturms 6 erfolgt eine Gasabsaugung über die Leitungen 15a bzw. 15b. Hierzu wird mittels einer mit Prozeßwasser über die Leitungen 14a und 18 gespeisten Düse 19 ein Unterdruck erzeugt. Damit kann auch der Unterdruck im oberen Bereich der Sprühkammer 3 eingestellt werden. Gleichzeitig entsteht ein höherer Druck in der der Düse 19 nachgeschalteten und mit den Leitungen 15a und 15b verbundenen Leitung 15, durch die die abgesaugten Dämpfe und Gase in den unteren Teil der Sprühkammer 3 zurückgeführt werden.
Ein Teil der abgesaugten Gase kann auch mit etwas höherem Druck abgezweigt und einer chemischen oder einer anderen Behandlung unterzogen werden. Hierzu kann die Düse 19 durch ein Axialgebläse unterstützt oder ersetzt werden. Der Kondensierturm 6 und der diesem einschließende Kühlwasserkreislauf können hierdurch leistungs- und mengenmäßig entlastet werden.

Claims

1. Schlackengranulierungsanlage, in welcher zugeführte geschmolzene Schlacke in einer Sprühkammer (3) durch über Düsen (2) injizierte Wasserstrahlen in Schlackensand umgewandelt und der Schlackensand anschließend in einer Filteranlage (4) entwässert werden, in der Sprühkammer (3) entstandener Wasserdampf in einem Kondensierturm (6) durch eingesprühtes Kühlwasser kondensiert wird und das in der Filteranlage (4) aus dem Schlackensand gewonnene Prozeßwasser sowie das Kondensationswasser nach Abkühlung in einem Kühlturm (12a, 12b) zu der Sprühkammer (3) und dem Kondensierturm (6) zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß getrennten Kreisläufe für das in die Sprühkammer (3) zurückgeführte, zur Umwandlung der Schlacke verwendete Prozeßwasser und das in den Kondensierturm (6) als Kühlwasser zurückgeführte Kondensationswasser vorgesehen sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühkammer (3) und der Kondensierturm (6) übereinander angeordnet und durch eine Wasserauffangtasse (8) voneinander getrennt sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil der Sprühkammer (3) mindestens eine Sprühdüse (16) zum Versprühen eines Teils des Prozeßwassers für die Kondensation eines Teils des in der Sprühkammer (3) gebildeten Wasserdampfes und für das Auswaschen von mit dem Wasserdampf mitgerissenen Schlackepartikeln vorgesehen ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Filteranlage (4) herausgeführte Prozeßwasser über ein Heißwasserbecken (10) und eine Pumpe (11) einem zweiten Kühlturm (12a) zuführbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kondensierturm (6) zugeführte und im Kondensierturm gebildete Kondensationswasser mit freiem Gefälle einem ersten Kühlturm (12b) zuführbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensierturm (6) aus einer Packungssektion (6a) und einer Verriegelungssektion (6b) besteht.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt der Packung (6a) mindestens 75% des Gesamtquerschnitts und das freie Volumen mindestens 75% des Gesamtvolumens betragen.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasleitungssystem zum Absaugen von Dämpfen und Gasen aus dem oberen Teil der Sprühkammer (3) und/oder dem oberen Teil der Sprühsektion (6b) des Kondensierturms (6) und zum Einleiten der abgesaugten Dämpfe und Gase in den unteren Teil der Sprühkammer (3) vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine mit zurückgeführtem Prozeßwasser beschickte Sprühdüse (19) im Gasleitungssystem zur Erzeugung eines zum Absaugen der Dämpfe und Gase verwendeten Unterdruckes vorgesehen ist.