DE2325680A1

DE2325680A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwaessern einer mit heissem wasser vermischten masse koerniger materialien

Info

Publication number: DE2325680A1
Application number: DE2325680A
Authority: DE
Inventors: Hiroshima Fukuyama; Masaaki Higuchi; Nisaburo Oikawa; Hiroshi Seino; Shozo Seto; Akira Takano
Original assignee: Rasa Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Rasa Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1972-05-22
Filing date: 1973-05-21
Publication date: 1973-12-06
Also published as: FR2185780B1; BE790800A; CA1026684A; GB1432065A; ES414861A1; JPS5246373B2; TR17818A; FR2185780A1; IT987671B; JPS4915063A; AR198312A1; AU5576873A; AU472296B2; ZA733131B; NL7215072A; LU66726A1; BR7209135D0; RO68781A; AT323678B

Description

2325680 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21 22 IeL 29 84

B 6093

Rasa Shoji K. K. No.12, 1-chome, Kayaba-cho, Nihonbashi, Chuo-ku, TOICYO / Japan

und

Nippon Kokan K. K. No. 1-3, 1-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, TOKYO / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Entwässern einer mit heißem Wasser vermischten Masse körniger Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur wirksamen Entwässerung und Lagerung bzw. Aufbewahrung einer Masse körniger Materialien, die mit einer großen Menge Wasser zu einer flüssigen Breiform vermischt ist* Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden heißen Wassers aus einer sich anfänglich auf gehobener Temperatur befindenden Masse

Z/G

körniger Materialien und zum Kühlen dieses derart abgeschiedenen heißen Wassers, damit es wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden kann, während die entwässerte Masse körniger Materialien zur Verwendung für verschiedene Zwecke aufgefangen wird.

Elektroöfen, Strahlungsöfen, Konverter, Hochöfen und dgl. liefern eine große Menge Schlacke, die hohe Temperaturen aufweist Diese Schlacke wird üblicherweise zur Kühlung in eine große Menge Wasser eingegeben, die beispielsweise das 3- bis 20-fache des Schlackengewichtes beträgt. Wenn die Schlacke durch das Wasser gekühlt wird, wird sie verfestigt und in körnige Teilchen zerbrochen, die für verschiedene Zwecke, beispielsweise als Ballast für Zement und dgl., verwendet werden können.

Gemäß dem Stand der Technik wird die Masse der zerbrochenen Schlakketeilchen zu einem Stauteich transportiert und dort auf dessen Boden abgelagert, wenn die Schlacke durch Wasser gekühlt werden soll. Das Wasser über den im Teich abgelagerten Schlacketeilchen wird sodann zur Wiedergewinnung der Schlacketeilchenmasse entfernt, so daß die Schlacketeilchen für die oben erwähnten Zwecke verwendet werden können. Dieses bekannte Verfahren zur Abscheidung von Wasser aus der Schlacketeilchenmasse ist jedoch insofern nachteilig, als das Verfahren einen Teich oder Weiher von relativ großer Oberfläche erfordert und hinsichtlich der Entwässerung keinen guten Wirkungsgrad aufweist, da nicht vermieden werden kann, daß in der wiedergewonnenen Masse der Schlacketeilchen ein hoher Prozentsatz an Wasser enthalten ist. Darüber hinaus erfordert das bekannte Verfahren nicht nur eine beträchtliche Zeit zur Ablagerung der Schlacketeilchen auf dem Boden des Teiches, sondern seine Durchführung gestaltet sich auch hinsichtlich der Geschwindigkeit, mit der die Schlacketeilchen gewonnen werden, äußerst

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langsam. Schließlich erfordert das bekannt® Verfahren auch einen großen Arbeitsaufwand zum RücktraBsport der wiedergewonnenen Schlacketeilchenmasse.

Der Erfindung' liegt daher die Aufgabe zugrunde, dies© Nachteile zu beseitigen und ein wirksames, leistungsfähiges Verfahren zum Abscheiden heißen Wassers aus einer Masse körniger Materialien in Breiform zu schaffen, so daß das abgeschiedene Wasser gekühlt und für einen gewünschten späteren Gebrauch in ctsn Kreislauf zurückgeführt wird und die entwässerten körnigen Materialien wiedergewonnen.sowie zur Verwendung für den gewünschten Zweck wegtransportiert werden.

Der Erfindung liegt außerdem

zu schaffen, mittels der dag obig® Verfahren- auf wirksame Weise durchgeführt werden k

Die Merkmale des zut LSsisag diaper Aufgabe vorgeschlagenen Verfahrens sowie der Vorrichtung ergeben-sich aus den Ansprüchen. "

Erfindungsgemäß zeichnet steh ©las Verfahren zum Abscheiden heißen Wassers aus einer auf hoher Temperatur befindlicher Masse körniger Materialien dadurch aus_? daß di© Masse körniger Materialien in Breiform in einen Behälter aus Drahtnetz eingegeben wird,, daß das in der Masse körniger breiiges.* Materialien enthaltene Wasser aus dem Behälter durch die Zwischenräume zwischen.besaaehfoarten Teilchen sowie zwischen den Teiletien vm.ü a®m Drahtnetz ausgetragen wird und daß das ausgetragene 3k©iße Wasser etash ©men um den Behälter herum angeordneten Wärmetauscher

Da bei dem erfindungegamäSen Verfahre» ®in@ Masse körniger Matedie.mit heiiem Wass©? vermischt ist, in ©ines Behälter aus

Drahtnetz eingegeben wird, um das heiße: Wasser aus den körnigen Materialien abzuscheiden und aus dem Behälter auszutragen, und da weiterhin das ausgetragene heiße Wasser wirksam und zwangsläufig gekühlt wird, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die schnelle Kühlung des heißen Wassers erleichtert und hierdurch hinsichtlich der wirtschaftlichen und praktischen Anwendung von industriellen Wässern eine bedeutende Verbesserung geschaffen. Weiterhin kann beim erfindungsgemäßen Verfahren - im Gegensatz zum vorbekaniten Verfahren, bei dem ein Stauteich erforderlich ist, - das in den körnigen Materialien, wie beispielsweise den Teilchen aus zerbrochener Schlacke, enthaltene heiße Wasser in einem kurzen Zeitraum abgeschieden werden. Die entwässerten körnigen Materialien können auf bequeme Weise am Boden des Behälters ausgetragen werden. Weiterhin kann auch beim erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu dem vorbekannten Verfahren der prozentuale Anteil des Wassergehaltes,in den entwässerten körnigen Materialien auf einen sehr geringen Betrag gesenkt werden, so daß die sich ergebenden entwässerten körnigen Materialien bequem für den gewünschten Zweck verwendet werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Behälter auf, der einen oberen taschenförmigen Abschnitt zur Aufnahme der Masse körniger Materialien und einen unteren trichterförmigen Abschnitt besitzt, der am Boden des Behälters mit Auslässen versehen ist. Der obere taschenförmige Behälterabschnitt besitzt eine äußere Umfangswand, die perforiert oder porös ist, damit hierdurch das Wasser nach außen treten kann; wenigstens der obere taschenförmige Abschnitt des Behälters ist von einem Wärmetauscher umgeben, der das durch die Poren in der äußeren Umfangswand des oberen taschenförmigen Behälteräbschnittes hindurchgeleitete Wasser aufnehmen und kühlen kann. Um den Behälter herum ist unter dem Wärmetauscher ein Kanal angeordnet, der das vom Wärmetauscher

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nach unten fließende geMMt® Wasser aufnimmt. Eine mittig im Behälter angeordnete Leitung erstreckt sich vom Boden des Behälters aus nach oben bis über dessen oberes Ende und besitzt eine Umfangswand, die porös ist, damit Wasser .und Dampf in den Kanal einströmen können, so daß das Wasser längs der Leifaragswand nach unten fließt und der Dampf aus der Leitimg austritt» Ein nahe des Bodens des unteren trichterförmigen Behilte^abscnnittes angeordneter Durchlaß steht mit der Leitung und dem Kanal in Strömirngsverbindung, so daß das von ■ der Masse körniger Materialien abgeschiedene Wasser aus dem Kanal und der Leitung aufgefangen raid zur Zurückführung in den Kreislauf sowie zur Wiederverwendung in den Durchlaß eingeleitet wird»

Die erfindungsgemäße Yorsiehtang ist unter anderem insbesondere deswegen von Vorteil, weil sie die Leifcang mit der porösen Umfangswand aufweist. Derjenige Anteil des in dem körnigen Materialien enthaltenen heißen Wassers, der sieh stafoe άοτ porösen Umfangswand der Leitung befindet, fließt durch ein© Vielzahl von in der Umfangswand vorgesehenen Poren in die Leitimg raid strömt- sodann längs der Leitung nach unten in den Durchlaß, der sich in der Nähe des Bodens des unteren trichterförmigen Behälterabschnittes befindet. Der im Behälter aufgrund der Verdampfung des heüsn Wassers erzeugte Dampf wird außerdem in der Leitung aufgefangen und aus dem Behälter zwangsweise durch die Leitung nach oben ausgeblasen. Dieser Umstand erleichtert ebenfalls die Kühlung des heüen Wassers, das mit der im Behälter enthaltenen Masse körniger Materialien vermischt ist und hiervon abgetrennt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

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Fig. 1 die Vorrichtung gemäß der Erfindung in teilweise aufgeschnittener Seitenansicht und

Fig, 2 in Draufsicht.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Behälter 1 zur Aufnahme einer Masse aus den körnigen Materialien, wie beispielsweise verfestigter und zerbrochener Schlacketeüchen, auf, wobei die Masse körniger Materialien mit einer großen Menge Wasser vermischt ist, das sich auf einer hohen Temperatur befindet, da es durch die Anfangswärme der Schlacke erhitzt worden ist. Der Behälter 1 weist einen oberen taschenförmigen Abschnitt Ia auf. Dieser ist aus einem Rahmenwerk 2 sowie aus Bögen von Drahtnetz gefertigt, die am Rahmenwerk 2 befestigt sind und dieses umgeben. Der Behälter 1 weist außerdem einen unteren trichterförmigen Abschnitt Ib aus Metallblechplatten auf, die in der Umfangswand vorgesehene Öffnungen 3 besitzen. Es ist weiterhin ein vertikaler röhrenförmiger Leitungskanal 4 vorgesehen, der eine poröse Umfangswand aufweist und dazu dient, ein Gas nach oben aus der Vorrichtung auszublasen und das abgeschiedene Wasser nach unten auszutragen. Dieser Leitungskanal 4 erstreckt sich vom Bodenteil des unteren trichterförmigen Behälterabschnittes Ib aus nach oben bis über die Oberseite der Vorrichtung hinaus. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Leitungskanal 4 ein Drahtnetz sowie ein Rahmenwerk zur Lagerung bzw. Abstützung dieses Drahtnetzes auf und ist im Mittelteil der Vorrichtung angeordnet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist wenigstens der obere taschenförmige Abschnitt la des Behälters 1 von einem Wärmetauscher 5 umgeben, der in der Nähe der Außenfläche des Behälters 1 angeordnet ist, um

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das heiße Wasser, das aus den wasserhaltigen, im Behälter 1 enthaltenen körnigen Materialien durch die Drahtnetzmaschen und der Außenfläche des Behälters 1 hindurch ausgetragen wurde, zu kühlen und um schließlich ein Verspritzen bzw. Versprühen des ausgetragenen Wassers zu verhindern. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der vorgesehene Wärmetauscher 5 eine Vielzahl zaunähnlicher Wärmetauschereinheiten auf, die übereinander angeordnet sind und die äußere Umfangsfläche des oberen taschenförmigen Behälterabschnittes la umgeben, so daß das durch die Poren der Außenfläche des oberen taschenförmigen Abschnittes la ausgetragene heiße Wasser sehr schnell durch den Wärmetauscher 5 gekühlt wird. Weiterhin ist um den unteren Teil des Behälters, 1 herum und unterhalb des Wärmetauschers 5 ein Kanal 6 vorgesehen, in dem sich das vom Wärmetauscher 5 herabströmende Wasser sammelt. Vorzugsweise am Bodenteil des Behälters 1 ist ein Wasserdurchlaß 7 vorgesehen, der sowohl mit dem Kanal 6 als auch mit dem bodenseitigen Ende der Leitung 4 verbunden ist. Weiterhin ist der untere trichterförmige Abschnitt Ib des Behälters 1 an seinem Boden mit Auslässen 8 versehen, drnek die hindurch die entwässerte Masse der körnigen Materialien ausgetragen werden, kann.

Beim praktischen Betrieb der Vorrichtung werden eine Mischung aus einer heißen Masse körniger Materialien und einer großen Menge Wasser, das aufgrund der Wärme der Masse erhitzt wurde, in den Behälter 1 eingegeben. Im Verlauf dieser Zufuhr und auch danach fließt das in der Masse körniger Materialien enthaltene heiße Wasser nacheinander durch die Zwischenräume nach außen, die zwischen benachbarten relativ größeren Teilchen des Materials einerseits und zwischen den Drahtnetzen an der Außenfläche des Behälters 1 und einigen relativ größeren Teilchen des körnigen Materials andererseits gebildet sind, so daß das heiße Wasserdurch die Maschen der Drahtnetze hindurch

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aus dem oberen taschenförmigen Abschnitt la des Behälters 1 ausgetragen wird, und zwar im wärmetauschenden Gegenstromprinzip mit dem Wärmetauscher 5, der zur Kühlung des heißen Wassers dient. Das gekühlte Wasser fließt sodann nacheinander aufgrund der Schwerkraft von einer oberen Wärmetauschereinheit auf die jeweils unteren Wärmetauschereinheiten nach unten, so daß das Wasser allmählich weiter durch die aufeinanderfolgenden Wärmetauschereinheiten 5 gekühlt wird. Das Wasser wird gegebenenfalls auf eine Temperatur abgekühlt, bei der es zum Wiedergebrauch von neuem in den Kreislauf zurückgeführt werden kann. Von der untersten Wärmetauschereinheit aus fließt das Wasser in den Kanal 6, in dem es aufgefangen wird und aus dem es in den Durchlaß 7 geleitet wird, so daß das Wasser aus dem Durchlaß 7 zur Zurückführung in den Kreislauf und zur Wiederverwendung ausgetragen werden kann.

Derjenige Teil des in der Masse körniger Materialien enthaltenen Wassers, der sich nahe der Leitung 4 befindet, fließt durch die feinen Maschen der Umfangswand der Leitung 4 in diese Leitung 4 und strömt sodann nach unten in den Durchlaß 7. Der aufgrund der Verdampfung des heißen Wassers im Behälter 1 erzeugte Dampf wird zwangsweise in der Leitung 4 aufgefangen und durch diese nach oben aus dem Behälter 1 heraus ausgeblasen. Auf diese Weise trägt die Leitung 4 nicht nur zur Kühlung der im Behälter 1 enthaltenen körnigen Materialien und des heißen Wassers bei, sondern auch zur Abscheidung des Wassers aus der Masse körniger Materialien.

Wenn seit der Inbetriebnahme der Vorrichtung eine bestimmte Zeit verstrichen ist, werden die entwässerten körnigen Materialien durch die Auslässe 8 am Boden des unteren trichterförmigen Behälterabschnittes Ib ausgetragen, so daß diese ausgetragenen körnigen Ma-

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terialien zu einer anderen Stelle Mt Ihre Verwendung su dem gewünschten Zweck transportiert werden können-

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ans einer Masse körniger Materialien Wasser in solch einem Ausmaß abgeschieden werden, daß die entwässerten körnigen Materialien im Vergleich zu denjenigen, die sich aufgrund des vorbekanntem Verfahrens ergeben, einen änlerst geringen Prozentsatz an Wasser enthalten. So kann beispielsweise die Masse körniger Schlacketeilchen derart weit entwässert werdest daß ihr Wassergehalt lediglich nur noch etwa 15 % beträgt. Wenn darüber hinaus beispielsweise das mit einer Masse körniger Schlaeketeilelien vermischte Wasser eine Temperatur von etwa 90° C aufweist und in die erfindimgsgemäße Vorrichtung eingeleitet wird, kann das Wasser vorteilhafterweise auf eine sehr viel niedrigere

ο Temperatur gekühlt werden, die etwa in der Größenordnung bei §5-65 C liegt. Hieraus ergibt sieh, daß die Erfindung bei der Abscheidung heißen Wassers aus der Masse körniger Materialien und bei der Abkühlung die™ ses derart abgeschiedenen Wassers auf eine tiefere Temperatur, bei der das Wasser wiederverwendet werden kann, sehr viele Vorteile erbringt.

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Claims

7325680 Patentansprüche

1. Verfahren zum Abscheiden heißen Wassers aus einer Masse körniger Materialien, die sich anfänglich auf hoher Temperatur befindet, um das hiermit vermischte Wasser zu erhitzen, dadurch gekennzeich- . net, daß die Masse körniger Materialien in Breiform in einen Behälter aus Drahtnetz eingegeben wird, daß das in der Masse körniger Materialien enthaltene Wasser durch die Zwischenräume, die zwischen benachbarten Materialteilchen sowie zwischen diesen Teilchen und benachbarten Maschen des Drahtnetzes gebildet werden, Mndurehgetrieben wird, so daß das heiße Wasser aus dem Drahtnetz ausgetragen wird, und daß das ausgetragene heiße Wasser zur Kühlung durch einen sich um den Behälter herum erstreckenden Wärmetauscher geleitet wird,

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Behälter (1), der einen oberen taschenförmigen Abschnitt (la), übt die Masse körniger Materialien aufnimmt und eine poröse äußere Umfangswaad zum Durchtritt des Wassers besitzt, sowie einen unteren trichterförmigen Abschnitt (Ib) aufweist, der am Boden mit Auslässen (8) für die entwässerte Masse versehen ist, durch einen Wärmetauscher (§}, der wenigstens den oberen taschenförmigen Abschnitt (la) umgibt und das durch die äußere TJmfangswand des oberen Abschnittes (la) geleitete Wasser aufnimmt sowie kühlt, durch einen Kanal (6), der um einen Teil des Behälters (1) unter dem Wärmetauscher (5) angeordnet ist, durch eine mittig im Behälter (1) angeordnete Leitung (4), die sich vom Boden des Behälters (1) nach oben bis über dessen oberes Ende hinaus erstreckt und zum Eintritt von Wasser und Dampf eine poröse Umfangswand aufweist, wobei das Wasser nach unten fließt und der Dampf durch die Le itung (4) nach oben strömt, und durch einen nahe dem Boden des unteren trichterförmigen Behälter-

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äbschnittes (Ib) vorgesehenen Durchlaß (7), der mit der Leitung (4) und dem Kanal (6) in Verbindung steht und das aus der Masse körniger Materialien ausgetragene Wasser von der Leitung (4) und dem Kanal (6) zur Wiederverwendung raid Zurückführung in den Kreislauf auffängt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere taschenförmige Behalterabschnitt (la) zur Bildung seiner porösen äußeren Umfangswand ein Rahmenwerk (2) sowie hieran befestigte Bögen aus metallischem Drahtnetz aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (4) durch ein Rahmenwerk verstärkte Bögen aus Drahtnetz aufweist, welches die poröse Umfangswand der Leitung (4) bildet.

5. Vorrichtung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (5) eine Vielzahl jsaunahnlicher WärmetauschereMieiten aufweist, die übereinander angeordnet sind und sich um die äußere Umfangswand des oberen taschenarügen Behälterabschnittes (1) herum erstrecken.

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