DE1168007B

DE1168007B - Device for conveying the molten slag flowing out of the melting chambers of steam generators and a method for processing the slag

Info

Publication number: DE1168007B
Application number: DEB58028A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klemens Bettendorf
Original assignee: Dr-Ing Klemens Bettendorf
Current assignee: Dr-Ing Klemens Bettendorf
Priority date: 1960-05-28
Filing date: 1960-05-28
Publication date: 1964-04-16

Description

Vorrichtung zum Weiterleiten der aus Schmelzkammern von Dampferzeugern ausfließenden schmelzflüssigen Schlacke und Verfahren zur Aufbereitung der Schlacke In den neuzeitlichen Dampf-Kraftwerken zur Erzeugung von elektrischer Energie vollzieht sich die Verbrennung des Kohlenstaubes bei so hohen Temperaturen, daß die Brennstoffrückstände zum Schmelzen kommen. In diesen Kesseln mit Schmelzkammer-, Schmelztrichter- oderZyklon-Feuerung u. ä. m. sammeln sich die geschmolzenen Schlackenteilchen im untersten Teil des Feuerungsraumes in einer beispielsweise wannenartigen Vorrichtung; von dort läuft die feuerflüssige Schmelzschlacke je nach Belastung der Kesselanlage als stärkerer oder schwächerer Strahl fast kontinuierlich in ein Wasserbad. Durch die Abschreckung wird die Schlacke feinkörnig granuliert. Eine geeignete Transporteinrichtung befördert das Granulat aus dem Wasser in Loren, oder es wird durch Rohrleitungen hydraulisch wegtransportiert und in jedem Falle außerhalb des Kraftwerkes gelagert und zum Teil verkauft.Device for forwarding the from melting chambers of steam generators outflowing molten slag and process for processing the slag In the modern steam power plants for the generation of electrical energy takes place the combustion of the coal dust at such high temperatures that the fuel residues come to melt. In these boilers with melting chamber, melting funnel or cyclone firing and the like, the molten slag particles collect in the lowest part of the Combustion chamber in a, for example, tub-like device; runs from there the molten smelting slag may be stronger, depending on the load on the boiler system or a weaker stream almost continuously in a water bath. By deterrence the slag is fine-grained. A suitable transport device is conveyed the granulate from the water in lorries, or it is hydraulic through pipelines transported away and in any case stored outside the power plant and partly sold.

Es ist auch bekannt, bei Schmelzfeuerungen zur Gewinnung von flüssigem Eisen aus der Brennstoffschlacke die Schmelzkammer mit zwei oder mehreren übereinanderliegenden Brennerreihen auszustatten und sie mit einem unterhalb der Schmelzkammer angeordneten Sammelbehälter zu verbinden. Dabei werden die untere Brennerreihe mit Luftmangel, die darüberliegenden Brennerreihen mit Luftüberschuß betrieben. Der Schmelzfluß wird durch eine verhältnismäßig lange, vorzugsweise schräg abwärts verlaufende geschlossene Schlackenabflußrinne in den feuerfest ausgekleideten Schlackensammelbehälter abgeleitet. In diesem Sammelbehälter wird die flüssige Schlacke über einen längeren Zeitraum aufgenommen und zur Gewinnung des Eisenanteils weiterbehandelt. Aus den'' Schlackensammelbehälter werden dann das reduzierte Eisen und die Schlacke möglichst getrennt entnommen. Der Zweck dieser Anlagen ist lediglich die Gewinnung reduzierten Eisens aus der Schlacke ohne weitergehende Änderung der Schlacke selbst.It is also known to use melt furnaces for the extraction of liquid Iron from the fuel slag the melting chamber with two or more superimposed Equip burner rows and they are arranged with a below the melting chamber To connect collecting container. The lower row of burners with a lack of air, the burner rows above are operated with excess air. The melt flow is closed by a relatively long, preferably sloping downward Slag drainage channel discharged into the refractory lined slag collecting tank. The liquid slag is stored in this collecting tank over a longer period of time taken up and treated further to obtain the iron content. From the '' slag collecting container the reduced iron and the slag are then removed as separately as possible. The purpose of these plants is only to extract reduced iron from the Slag without further modification of the slag itself.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, unter Aufrechterhaltung der Vorzüge, die das »Schmelzkammersystem« bietet, die Austragung dieser Schlacke grundlegend zu ändern.The invention has set itself the task of maintaining the advantages offered by the »melting chamber system«, the discharge of this slag fundamentally change.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zum Weiterleiten der aus Schmelzkammern von Dampferzeugern ausfließenden schmelzflüssigen Schlacke mit einer an den Schlackenablauf luftdicht angeschlossenen ungekühlten bzw. bedarfsweise beheizten Leitung versehen und mit einem an die Leitung angeschlossenen ins Freie führenden Gas- und Staubabzug, welcher den Druck in der Leitung unter dem Druck in der Brennkammer hält. Weiterhin ist eine Zuführung für die Zugabe feinkörniger bis pulvriger Stoffe in den Schlackenstrom vorhanden. Die Leitung besteht zweckmäßig aus einem gegen Wärmeverluste isolierten Rohr, z. B. aus einem Hämatit-Eisenrohr mit Isolierstoffhülle. Das Rohr kann aber auch im wesentlichen nur aus Isolierstoff bestehen und eine für den Transport der schmelzflüssigen Schlacke bestimmte Rinne enthalten, die zweckmäßig aus einem gegen Schlackenangriff beständigen Material, z. B. Hämatit oder sonstigen Gußeisen, besteht.According to the invention, the device for forwarding the melting chambers Molten slag flowing out of steam generators with a to the slag drain Airtight, uncooled or, if necessary, heated line is provided and with a gas and dust extractor connected to the line to the outside, which keeps the pressure in the line below the pressure in the combustion chamber. Farther is a feed for the addition of fine-grained to powdery substances into the slag stream available. The line expediently consists of one that is insulated against heat loss Pipe, e.g. B. from a hematite iron pipe with an insulating sleeve. But the pipe can also essentially only consist of insulating material and one for the transport of the contain molten slag certain channel, which expediently from a counter Slag attack resistant material, e.g. B. hematite or other cast iron.

Weiterhin ist es zweckmäßig, die Leitung aus dem Kesselhaus herauszuführen, so daß ihr freies Ende außerhalb der Halle liegt. Dort kann die Leitung z. B. bis zu großen Schlackenbetten reichen oder bis zu einer Abfüllstelle, an der ortsbewegliche Schlakkenbehälter unter das Ende der Leitung gebracht werden können. Schmelzflüssige Stoffe in Schlackenbetten oder in ortsbewegliche Schlackenbehälter abzufüllen, ist an sich bekannt.It is also advisable to lead the line out of the boiler house, so that its free end is outside the hall. There the line can z. B. to reach to large slag beds or up to a filling point at the mobile Slag container can be brought under the end of the line. Molten liquids Substances are to be filled in slag beds or in mobile slag containers known per se.

Der Gas- und Staubabzug kann z. B. aus einem Rohr bestehen, das an eine entsprechende Öffnung in der Leitungswand luftdicht angeschlossen ist. Falls die Anschlußstelle innerhalb der Halle liegt, wird das Abzugsrohr durch das Dach oder eine Wand nach außen geführt. Der Abzug muß so eingestellt oder einstellbar sein, daß der Druck in der Leitung stets niedriger ist als der Druck in der Brennkammer, damit der Zutritt von Falschluft in die Brennkammer verhindert wird. Diese Bedingung kann jedoch entfallen, wenn ein Syphon an der Abflußöffnung der Brennkammer oder in der Leitung vorgesehen ist.The gas and dust extractor can, for. B. consist of a tube that to a corresponding opening in the pipe wall is connected airtight. If the connection point is inside the hall, the exhaust pipe is through the roof or a wall led to the outside. The trigger must be set or adjustable ensure that the pressure in the line is always lower than the pressure in the combustion chamber, so that the entry of false air into the combustion chamber is prevented. This condition can be omitted, however, if a siphon on the discharge opening of the combustion chamber or is provided in the line.

Die Zuführung für feinkörnige bis pulverförmige Stoffe soll in dem Bereich des Schlackenstromes liegen.The feed for fine-grained to powdery substances should be in the Area of the slag flow.

Zur Heizung der Leitung, welche immer dann eingeschaltet wird, wenn die Schlackentemperatur unzulässig absinkt oder abzusinken droht, können elektrische Heizelemente oder Gas- oder Kohlenstaubbrenner dienen.For heating the line, which is always switched on when the slag temperature is impermissible sinking or threatening to sink, electrical heating elements or gas or pulverized coal burners can be used.

Diese Austragungsmöglichkeit schafft nicht nur die Möglichkeit, das Kesselhaus-trotz des schmelzflüssigen Zustandes der Schlacke im Gegensatz zum bisher allgemein üblichen granulierten Zustand -völlig sauber zu halten und Falschluftzufuhr zur Feuerung zu verhindern, sie gibt vor allem die Möglichkeit, die Schlackenbeschaffenheit grundlegend zu ändern und damit die Brauchbarkeit der Schlacke ganz wesentlich zu verbessern.This option not only creates the possibility of that Boiler house - despite the molten state of the slag in contrast to the previous one generally usual granulated state - to be kept completely clean and false air supply to prevent firing, it mainly gives the possibility of the slag quality to change fundamentally and thus the usefulness of the slag very significantly to enhance.

Während die granulierte Schlacke nur in geringem Umfange verwendbar ist, z. B. als begrenzter Zuschlagstoff bei der Steinherstellung und Mörtelbereitung, zum Absanden im Straßenbau oder als Streumittel bei winterlicher Straßenglätte, ist es möglich, dieselbe Schlacke nach schmelzflüssigem Austrag und geeigneter Behandlung für den Großverbrauch, z. B. im Straßenbau, Beton-Hoch- und Tiefbau, als Material für Anschüttzwecke und als Blasversatz im Bergbau geeignet zu machen.While the granulated slag can only be used to a limited extent is e.g. B. as a limited aggregate in stone production and mortar preparation, for sanding in road construction or as a grit on slippery winter roads, it is possible to use the same slag after molten discharge and appropriate treatment for large-scale consumption, e.g. B. in road construction, concrete building and civil engineering, as a material to be made suitable for filling purposes and as a blow backfill in mining.

Damit wird nicht nur ein vorzügliches neues Material geschaffen, sondern auch gleichzeitig eine in absehbarer Zukunft drückende Sorge der Kraftwerke beseitigt.This not only creates an excellent new material, but at the same time, an oppressive concern of the power plants in the foreseeable future is eliminated.

Kraftwerke würden sonst vor der Frage stehen, wie die in erheblichen Mengen täglich anfallenden Aschegranulate zu lagern bzw. unterzubringen sind. Da zur Deckung des ständig ansteigenden elektrischen Energiebedarfs in naher Zukunft neue Kraftwerke erstehen werden und diese nach dem neuesten Stand der Technik, wenn mit Kohlenstaubfeuerung, wohl ausschließlich nach dem Schmelzkammer-Verfahren arbeiten werden, wird die Unterbringung der laufend immer mehr anfallenden Aschegranulate bzw. die Möglichkeit ihrer Verwertung ständig größere Schwierigkeiten bereiten. Es werden in absehbarer Zeit ständig wachsende Granulat-Aschenhalden entstehen.Otherwise, power plants would be faced with the question of how the major ones Quantities of ash granules that accumulate daily are to be stored or accommodated. There to cover the steadily increasing demand for electrical energy in the near future new power plants will be built and these will be state-of-the-art, if with coal dust firing, probably working exclusively according to the melting chamber method will be the accommodation of the ever increasing amount of ash granules or the possibility of their utilization constantly cause greater difficulties. In the foreseeable future, constantly growing granulate ash heaps will arise.

Zur Abhilfe wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß die schmelzflüssig mit der oben beschriebenen Vorrichtung ausgetragene Schlacke kristallin oder wenigstens kryptokristallin erstarrt. Dazu werden die schmelzflüssigen Schlacken stark verlangsamt zur Erstarrung gebracht. Um die Zeit der Kristallisation abzukürzen, besonders bei Schlacken mit geringer Kristallisationsneigung, wird zweckmäßig eine Zugabe von pulverförmigen Stoffen zur schmelzflüssigen Schlacke vorgenommen, welche als Kristallisationskeime wirken. Vorteilhaft ist die Verwendung von pulverförmigen, kein Gas abgebenden Stoffen, die basisch reagieren, wie Kalkstaub oder andere gebrannte Erdalkalien, wie Dolomit oder auch Alkalien. Die hierdurch erfolgende Erhöhung des Basizitätsgrades in der sauren Schlacke steigert die Neigung zur Kristallisation. Sogar Schmelzen mit geringster Neigung zum Entglasen können auf diese Weise zu völliger Kristallisation gebracht werden.To remedy this, it is ensured according to the invention that the molten Slag discharged with the device described above is crystalline or at least cryptocrystalline solidified. To do this, the molten slag is greatly slowed down froze. To shorten the time of crystallization, especially with Slags with a low tendency to crystallize, it is advisable to add powdered substances are made into molten slag, which act as crystallization nuclei works. The use of powdery, non-gas-emitting substances is advantageous, which have a basic reaction, such as lime dust or other burnt alkaline earths such as dolomite or alkalis. The resulting increase in the degree of basicity in the acidic slag increases the tendency to crystallize. Even melting with the slightest The tendency to devitrify can in this way lead to complete crystallization will.

Die basisch reagierenden Stoffe wirken bei den vorliegenden sauren Schlacken erniedrigend auf den Schmelz- bzw. Erstarrungspunkt. Das Temperaturintervall, in welchem die Schlacke flüssig bleibt, wird größer.The basic reacting substances have an effect on the acidic ones Slag lowering the melting or solidification point. The temperature interval, in which the slag remains liquid becomes larger.

Die kristallin oder kryptokristallin erstarrte Schlacke kann, so wie sie entfällt, als sogenannte »Unsortierte Schlacke« oder als »Bagger-Schlacke« auf den Markt gebracht werden. Das Material ist im Straßenbau insbesondere als Unterbau und als Frostschutzschicht verwendbar. Eine noch bessere wirtschaftliche Verwertung wird gewährleistet, wenn die Schlacke in Brecher- und Siebanlagen aufbereitet wird. Vor allem als Kleinschlag und Splitt ist eine laufende nutzbringende Verwendung im Straßenbau gegeben. Auch im Betonbau, sowohl im Hoch- als auch im Tiefbau ist die Splitt- und Siebgrusform angebracht.The crystalline or cryptocrystalline solidified slag can, such as it does not apply as so-called "unsorted slag" or as "excavator slag" to be brought to the market. The material is used in road construction in particular as a substructure and can be used as a frost protection layer. An even better economic recovery is guaranteed if the slag is processed in crushing and screening plants. Above all as small chippings and grit is an ongoing beneficial use given in road construction. Also in concrete construction, both in structural and civil engineering the grit and sieve mold attached.

Die Schlacke kann bei Zusatz geeigneter Zuschläge auch porig gemacht werden. Dazu können beispielsweise die in der Kesselanlage anfallenden Flugaschen, Rückstände aus den Wasserenthärtungs- und Entkarbonatisierungsverfahren und andere basisch reagierende, in der Hitze Gas abgebende Stoffe, wie Kalkstein, Rohdolomit verwendet werden. Das dabei entstehende hochporige Material ist wie die bekannten Bimsbaustoffe zu verwenden. Die Einbringung der pulverförmigen Stoffe erfolgt zweckmäßig in der oben beschriebenen Zuführung an der Leitung für die schmelzflüssige Schlacke.The slag can also be made porous with the addition of suitable aggregates will. For example, the fly ash accumulating in the boiler system, Residues from water softening and decarbonation processes and others Basically reacting substances that give off gas when heated, such as limestone, raw dolomite be used. The resulting high-pore material is like the known To use pumice building materials. The introduction of the powdery substances is expedient in the above-described feed on the line for the molten slag.

Für den Kraftwerksbetrieb ist es von besonderem Vorteil, das Verfahren der Schlackenbehandlung mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zu kombinieren, bei der die Zufuhr der kristallisationsfördernden Stoffe in der Schlackenleitung erfolgt und im übrigen innerhalb der Kraftwerkshalle ein völliger Abschluß der Schlacke gegenüber dem Raum der Halle bewirkt ist.For the power plant operation it is particularly advantageous to combine the method of slag treatment with a device according to the invention, in which the supply of crystallization-promoting substances takes place in the slag pipe and in the rest of the power plant hall causes the slag to be completely sealed off from the space of the hall is.

Der Schlackenabfluß kann kontinuierlich oder intermittierend sein. Im letzteren Falle wird ein Schlackenabstich vorgesehen, über dem sich - falls er geschlossen ist - die Schlacke ansammeln kann.The slag discharge can be continuous or intermittent. In the latter case, a slag tap is provided over which - if it is closed - the slag can accumulate.

In der Zeichnung ist in F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Schmelzkammer 1 hat unten eine Austragsöffnung 2, die mit Hilfe eines kurzen Rohrstutzens 3 luftdicht verbunden ist mit der Leitung 4. Das Rohr 4 ist durch die Außenwand des Kesselhauses 5 herausgeführt und hat an dem außerhalb der Halle liegengen Teil einen Abzug 6, dessen Zug regulierbar ist durch einen Schieber 7 (oder Ventilator). Über die Länge des Rohres 4 verteilt sind Brenner $ angeordnet zum Aufheizen des Rohres. Ferner ist eine Zuführung 9 für feinkörnige bis pulverförmige Stoffe vorgesehen.In the drawing, FIG. 1 shows a device according to the invention schematically. The melting chamber 1 has a discharge opening 2 at the bottom, which is airtightly connected to the line 4 by means of a short pipe socket 3. The pipe 4 is led out through the outer wall of the boiler house 5 and has a trigger 6 on the part outside the hall, its train can be regulated by a slide 7 (or fan). Burners $ are arranged distributed over the length of the pipe 4 for heating the pipe. Furthermore, a feed 9 is provided for fine-grained to powdery substances.

Die F i g. 2 und 3 zeigen einen Querschnitt der Leitung. Bei F i g. 2 handelt es sich um ein geschlossenes Rohr 10 aus schlackenbeständigem Material, z. B. Hämatit, welches von einer Wärmeisolierung 11 umgeben ist.The F i g. Figures 2 and 3 show a cross section of the conduit. At F i g. 2 is a closed tube 10 made of slag-resistant material, e.g. B. hematite, which is surrounded by thermal insulation 11 .

Bei F i g. 3 ist in einem Rohr aus wärmeisolierendem Material 12 eine Rinne 13 aus schlackenbeständigem Werkstoff, z. B. Hämatit, angeordnet.At F i g. 3 is in a tube made of heat-insulating material 12, a channel 13 made of slag-resistant material, for. B. hematite arranged.

Claims

1. A device -zeic for forwarding from melting chambers effluent of Dampferzeugem molten slag, labeled in hnetdurch one to the slag drain (2, 3) air-tightly connected uncooled, if necessary, heated hose (4) having an input connected to the line (4), into Free leading gas and dust extractor (6), which keeps the pressure in the line (4) below the pressure in the combustion chamber (1) , and a feed (9) for adding fine-grained to powdery substances into the slag stream. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the line (4) consists of an insulated tube. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the line (4) consists of a channel (13) and an insulating tube (12) surrounding it. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the line (4) is led out of the boiler house. 5. A method for processing the molten slag from the melting chambers of steam generators using a device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the slag is passed and molten in a manner known per se in remote from the boiler house, movable or stationary containers or forms is brought to crystalline or cryptocrystalline solidification by slow cooling. 6. The method according to claim 5, characterized in that the slag stream is preferably added in the line (4) at least one fine-grained to powdery substance increasing the tendency of the slag to crystallize. 7. The method according to claim 6, characterized in that the slag fly ash or a basic, gas-emitting substance is added, which solidifies the slag with high pores. Considered publications: German Patent Specifications No. 2,895,590, 971242; U.S. Patent No. 1846647.