DE3104872C2

DE3104872C2 - Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke

Info

Publication number: DE3104872C2
Application number: DE3104872A
Authority: DE
Inventors: Haruo Fukuyama City Hiroshima Itoh; Shuji Kajiwaka; Jirou Konishi; Kenji Ohkoshi; Akichika Ozeki; Yasuto Takasaki
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1984-07-12
Also published as: JPS56113989A; GB2069478A; GB2069478B; DE3104872A1; FR2476132B1; CA1152743A; US4330264A; JPS618912B2; FR2476132A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer glasartigen bzw. verglasten Schlacke, bestehend aus zwei Kühltrommeln (14Δ), deren Mantelflächen (an einer Stelle) miteinander in Berührung stehen und die sich mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit gegenläufig drehen, zwei an den oberen Hälften der beiden Stirnseiten der beiden Kühltrommeln (14Δ) angeordneten und mit diesen Stirnseiten in Berührung stehenden Stauplatten (16), die zusammen mit den Zylindern der Kühltrommeln (14Δ) einen Schlacken-Sumpf (45) festlegen, in den geschmolzene Schlacke (5) einfüllbar ist, und einem zum Kühlen der beiden Kühltrommeln (14Δ) dienenden Kühlmedium in Form eines hochsiedenden flüssigen Mediums bzw. Wärmemittels mit einem Siedepunkt von mindestens 200 ° C unter einem Druck von 1 Atmosphäre bzw. 1 bar, wobei das hochsiedende Medium in jede Kühltrommel (14Δ) einführbar ist, um dort einen Wärmeaustausch mit der geschmolzenen Schlacke im Sumpf (45) und der auf die Kühltrommel-Mantelflächen aufgebrachten geschmolzenen Schlacke durchzuführen, und zur Wärmerückgewinnung unter einem Druck von bis zu (höchstens) 5 bar aus den Kühltrommeln abführbar ist, wobei die geschmolzene Schlacke durch den Wärmeaustausch mit dem hochsiedenden Medium praktisch vollständig in glasartige bzw. verglaste Schlacke umgewandelt und mittels eines Abstreifers (17) von den Kühl trommel-Mantelflächen abgestreift wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke, insbesondere zur Verwendung als Zementgrundstoff; diese Vorrichtung gewährleistet eine so hohe Kühlgeschwindigkeit, daß eine geschmolzene Schlacke praktisch vollständig glasig erstarrt.

Geschmolzene Schlacke wird z. B. von einem Hochofen, einem Konverter oder einem Elektroofen geliefert. Bekanntlich kann eine glasige Schlacke dadurch erhalten werden, daß eine solche Schmelzschlacke zur Erstarrung mit hoher Kühlgeschwindigkeit abgekühlt wird.

Die F i g. 1 und 2 veranschaulichen eine bisherige Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke (praktisch entsprechend der JA-OS 11 154/80 vom 25.1.1980), wobei Fig. 1 eine schematische Vorderoder Seitenansicht dieser Vorrichtung und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A -A'in F i g. 2 darstellen. Gemäß Fig. 1 sind dabei ein endloses Förderband 1, zwei Riemenscheiben oder Rollen 2 zur Führung des Bands 1 und mehrere rechteckige metallene Kühlelemente 4 vorgesehen, die miteinander verbunden sind und das Förderband 1 bilden. Mindestens eine Rolle 2 wird angetrieben, so daß sich das Förderband 1 mit vorbestimmter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils in Fig. 1 bewegt. Gemäß Fig. 2 bilden die einzelnen Kühlelemente 4 jeweils an der Außenseite mehrereschmale, tiefe Kühlnuten 3, deren Längsachse praktisch parallel zur Laufrichtung des Förderbands 1 verläuft. Gemäß F i g. 2 ist zudem in den Boden jeder Kühlnut 3 eine Schub- oder Druckplatte 4' mit einer der Länge der Kühlnut 3 entsprechenden Länge und mit an oberem und unterem Ende vorgesehenen Erweiterungen so eingesetzt, daß sich ihr eines Ende innerhalb der Kühlnut 3 befindet, während ihr anderes Ende an der Rückseite (Unterseite gemäß Fig. 2) des Kühlelements nach außen ragt. Jede Druckplatte 4' ist in der betreffenden so Kühlnut 3 lotrecht verschiebbar, bis sich einer ihrer erweiterten Abschnitte an die Sohle der Kühlnut 3 bzw. an die Rückseite des Kühlelements 4 anlegt.

Gemäß Fig. 1 ist an einem stromaufseitigen Punkt des oberen Trums des Förderbands 1 ein Schmelzschlacke-Behälter 7 angeordnet, der über eine Zufuhr-Rinne 6 beispielsweise geschmolzene Schlacke 5 von einem nicht dargestellten Hochofen aufnimmt. Aus dem Behälter 7 wird die Schmelzschlacke 5 über eine Schüttschnauze 7a am Boden des Behälters 7 in die zahlreichen Kühlnuten 3 der sich bewegenden metallenen Kühlelemente 4 eingeschüttet und durch letztere mit hoher Kühlgcschwindigkcit schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht und damit praktisch vollständig in eine glasige Schlacke umgewandelt.

h^r> Wenn die mit der glasigen Schlacke V gefüllten Kühl elemente 4 eine stroniabseitige bzw. Austragslclle auf dem oberen Trum des Förderbands I erreichen, werden '■■' ein/einen Druckplatten 4' durch einen Abstreifer

in Form von an der Innenseite des Förderbands 1 angeordneten Rollen oder Walzen in die Kühlnuten 3 vorgeschoben, so daß die glasig erstarrte Schlacke in granulierter Form aus den Kühlnuten 2 ausgestoßen und auf eine Rutsche 9 ausgetragen wird, um du^-ch einen Zwischenförderer 10 in einen Fülltrich'rr 11 befördert zu werden. Nach dem Austragen der glasigen Schlacke 5' bewegen sich die leeren Kühlelemente 4 bei der Bewegung des Förderbands 1 zu dessen unterem Trum, wobei sie in dieser Position mittels Sprühdüsen 12 mit KühlwasKr besprüht und dabei auf eine vorgeschriebene Temperatur abgekühlt werden.

Die beschriebene, bisherige Vorrichtung gewährleistet eine für die r>raktisch vollständige Verglasung einer Schmelzschlacke ausreichende, hohe Kühlgeschwindigkeit. Mit dieser Vorrichtung kann mithin eine praktisch vollständig glasige Schlacke hergestellt werden, die sich ausgezeichnet als Ausgangsmaterial oder Grundstoff tür Zement eignet. Andererseits ist diese Vorrichtung aber kompliziert aufgebaut, und es isi bei ihr sehr schwierig, die in den Kühlelementen 4 aufgrund des Wärmeaustausches mit der Schmelzschlacke gespeicherte große Wärmemenge zurückzugewinnen.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit wurde auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke unter Verwendung von Kühltrommeln entwickelt. Die in F i g. 3 schematisch im Schnitt dargestellte Vorrichtung dieser Art entspricht im wesentlichen dem Gegenstand der US-PS 40 50 884. Die Vorrichtung gemäß F i g. 3 weist ein geschlossenes Gehäuse 13 auf, das an seiner Oberseite eine öffnung 13a für das Einbringen einer Schmelzschlacke und an der Unterseite eine Austragöffnung 13b zum Austragen einer gequetschten bzw. gemahlenen glasigen Schlacke aufweist. Im Gehäuse 13 sind zwei Kühltrommeln 14 gleichen Durchmessers und gleicher Länge mit in einer waagerechten Ebene parallel zueinander liegenden Längsachsen und mit (an einer Stelle) miteinander in Berührung stehenden Mantelflächen angeordnet. Die beiden Kühltrommeln 14 werden auf nicht dargestellte Weise, wie durch die Pfeile a, a'in Fig.3 angedeutet, derart gegenläufig angetrieben, daß sich ihre Mantelflächen im Berührungsbereich zwischen den beiden Kühltrommeln 14 nach oben bewegen. In der Mantelfläche jeder Kühltrommel 14 sind in Axialrichtung derselben zahlreiche durchgehende Kühlkanälc (nicht dargestellt) vorgesehen, die jeweils am einen Ende mit dem Inneren eines nicht dargestellten hohlen Abschnitts am einen Ende der zentralen Kühltrommel-Achse und am anderen Ende mit dem Inneren eines nicht dargestellten hohlen Abschnitts am anderen Ende der zentralen Achse in Verbindung stehen. Der hohle Abschnitt am einen Ende der Achse der Kühltrommel 14 ist über eine nicht dargestellte Drehverbindung flüssigkeitsdicht a,\ eine Rohrleitung 42 angeschlossen, deren anderes Ende mit dem Einlaß einer Dampftrommel 18 verbunden ist. Eine andere Rohrleitung 44 mit in diese eingeschalteter Pumpe 43 ist am einen Ende an den Heißw^.sserauslaß der Dampftrommel 18 angeschlossen, wobei gemäß Fig. 3 ein Luftzufuhrventil 18a und ein Wasserspeiseventil 186 vorgesehen sind. Das andere Ende der Rohrleitung 44 ist über eine nicht dargestellte Drehverbindung flüssigkeitsdicht mit dem hohlen Abschnitt am anderen Ende der zentralen Achse der Kühltrommcl 14 verbunden. Gemäß F i g. 3 ist die Dampftrommel 18 mit der einen Kühltroirnnel 14. aber auf nicht dargestellte, ähnliche Weise auch mil der anderen Kühltrommel 14 verbunden. Das Kühlwasser für die Kühltrommel wird somit durch die Pumpe 43 über die Rohrleitung 44 und die Achse in die Mantelwand der Kühltrommel 14 und durch deren Kühlkanäle gefördert, in den Kühlkanälen wird das Kühlwasser durch die Wärme der auf noch zu beschreibende Weise auf die Mantelfläche der Kühltrommel 14 aufgegebenen Schmelzschlacke 5 erwärmt und über die Kühltrommel-Achse sowie die Rohrleitung 42 unter teilweiser Dampferzeugung zur Dampftrommel 18 geleitet. In letzterer wird der unter Druck stehende Dampf in Dampf und Wasser aufgetrennt Das in der Dampftrommel 18 abgetrennte Heißwasser wird wiederum auf beschriebene Weise zur Kühltrommel 14 geleitet, so daß das Kühlwasser zwischen der Kühltrommel 14 und der Dampftrommel 18 umgewälzt wird. Der in der Dampftrommel 18 abgetrennte Dampf wird andererseits z. B. für den Antrieb einer nicht dargestellten Turbine benutzt.

An den oberen Hälften der beiden Enden beider Kühltrommeln 14 sind zwei Stauplatten 16, von denen in F i g. 3 nur eine dargestellt ist, so angeordnet, daß sie mit den Stirnseiten beider Kühltromnieln 14 in Berührung stehen. Die Oberseiten der beiden Stauplatten 16 sind durch eine Abdeckung 16' miteinander verbunden, die im Mittelbereich eine öffnung 16'a aufweist. Die Stauplatten 16 und die Abdeckung 16' sind auf nicht dargestellte Weise am Gehäuse 13 gehaltert. Durch die Zylinder der beiden Kühltrommeln 14 und die beiden Stauplatten 16 wird ein Schlackensumpf 45 geformt. Die geschmolzene Schlacke 5 wird über eine Rinne 15 durch

die öffnung 13a des Gehäuses 13 und die öffnung 16'a der Abdeckung 16' in den Schlackensumpf 45 eingegossen, in welchem sich eine Schmelzenlache bildet. Bei der Drehung der Kühltrommeln 14 wird die Schlacke 5 aus dem Sumpf 45 von den Mantelflächen der Kühltrommein 14 mitgenommen und dabei schnell und praktisch vollständig zu einer glasigen Schlacke abgekühlt. Das den Kühlwasserkanälen in den Mantelwänden der Kühltrommeln 14 zugeführte Kühlwasser wird durch die auf die Mantelflächen der Kühltrommeln 14 aufgebrachte Schlacke erwärmt und in unter Druck stehenden Dampf umgewandelt. Wenn die glasig erstarrte Schlacke 5' bei der Drehung der Kühltrommein 14 deren untere Hälften erreicht, wird sie durch einen auf nicht dargestellte Weise am Gehäuse 13 gehalterten Abstreifer 17 von den Mantelflächen der Kühltrommeln 14 unter Zerkleinerung abgestreift, um in den unteren Teil des Gehäuses 13 hineinzufallen. In der Austragöffnung 13i> im unteren Teil des Gehäuses 13 ist eine nicht dargestellte Absperreinrichtung angeordnet. Die Mantelflächen der Kühltrommeln 14, von denen die verglaste Schlacke 5' durch den Abstreifer 17 abgestreift worden ist, kommen bei der Weiterdrehung wieder mit der im Sumpf 45 enthaltenen Schmelzschlacke 5 in Berührung, so daß die Herstellung der glasigen Schlacke kontinuierlich stattfindet.

Mit der Vorrichtung gemäß F i g. 3 kann somit kontinuierlich eine glasige Schlacke hergestellt werden, während gleichzeitig auch die aufgrund des Wärmeaustausches mit der Schmelzschlacke in den Kühltrommeln 14

bo gespeicherte große Wärmemenge genutzt werden kann. Die beschriebene Vorrichtung ist jedoch mit den folgenden Problemen behaftet: Da Wasser als Kühlmedium zu den Kühlknnälen in der Mantelwand jeder Kühltrommel 14 gefördert wird, erfordert die effektive Rückgc-

b5 winnung des energiereichen bzw. hochgespannten Hochtemperatiir-Dampfes die Umwandlung des Kühlwassers in Dampf mit sehr hohem Druck. Die Erzeugung eines solchen Hochdruekdampfcs in den genann-

ten Kühlkanälen, die aufgrund des Kontakts der Kühltrommel-Mantelfläche mit der heißen Schlackenlache im Sumpf 45 rasch aufeinanderfolgend erwärmt und abgekühlt werden, ist aus Sicherheitsgründen nicht vorteilhaft, weil dabei die Gefahr für eine Rißbildung und Explosion der Kühltrommeln 14 nach längerem Betrieb besteht. Außerdem ist das Anliegen von Hochdruckdampf an einer Drehverbindung aus praktischen Gründen nicht wünschenswert.

Die bei der Drehung der Kühltrommeln 14 auf deren Mantelflächen abgelagerte Schmelzschlacke wird unter Erstarrung schnell zu einer glasigen Schlacke gekühlt. Die so gebildete glasige Schlacke bildet auf den Kühltrommel-Mantelflächen eine Schicht einer bestimmten Dicke, und sie verbleibt ohne Festlegung oder Einschränkung in diesem Zustand, bis sie durch den Abstreifer 17 von den Kühltrommel-Mantclflächen abgestreift wird. Diese Schlacke wird somit unter Zerkleinerung durch den Abstreifer 17-von den Mantelflächen abgestreift, so daß sie herabfällt. Dabei fallen zeitweilig sehr große Schlackenstücke in den unteren Teil des Gehäuses 13 hinein, wodurch die bodenseitige Austragöffnung 13b verstopft wird und damit das gleichmäßige Austragen der sich im Unterteil des Gehäuses 13 ansammelnden glasigen Schlacke über die Austragöffnung 136 sowie ihre weitere Handhabung außerordentlich erschwert werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke, wobei diese Vorrichtung eine hohe Kühlgeschwindigkeit zum praktisch vollständigen Verglasen einer Schmelzschlacke gewährleisten und die sichere und effektive Rückgewinnung der beim Abkühlen und Erstarrenlassen einer heißen Schmelzschlacke zu glasiger Schlacke anfallenden Wärme in Form von energiereicher Wärme ermöglichen soll. Diese Vorrichtung soll dabei eine leicht zu handhabende, blattförmige glasige Schlacke in Stücken gleichmäßiger Größe liefern, die sich ausgezeichnet zerkleinern bzw. vermählen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke, bestehend aus zwei jeweils denselben Durchmesser und dieselbe Länge besitzenden Kühltrommeln, deren Längsachsen in derselben waagerechten Ebene parallel zueinander verlaufen und deren Mantelflächen an einer Stelle in Berührung miteinander stehen, einem Antrieb zum gegenläufigen Drehen der beiden Kühltrommeln mit derselben Umfangsgeschwindigkeit in der Weise, daß sich ihre Mantelflächen von der Berührungsstelle zwischen den Kühltrommeln aus aufwärts bewegen, zwei an den oberen Hainen der beiden Stirnseiten der Kühltrornmeln angeordneten, mit diesen Stirnseiten in Berührung stehenden Stauplatten, wobei zwischen den beiden Stauplatten und den Zylindern der beiden Kühltrommeln ein Schlakken-Sumpf festgelegt ist, einer über den beiden Kühltrommeln angeordneten Schlacken-Zufuhreinrichtung zum Einfüllen einer geschmolzenen Schlacke in den Schlacken-Sumpf und einem im Bereich der unteren Hälften der Mantelflächen der beiden Kühltrommeln mit diesen Mantelflächen in Berührung stehenden Abstreifer sowie mit einem Kühlmedium zum Kühlen der beiden Kühltrommeln, wobei das Kühlmedium über die zentrale Tragachse jeder Kühltrommel in deren Inneres einführbar ist und einen Wärmeaustausch mit der im Sumpf befindlichen und bei der Drehung der Kühltrommeln auf deren Mantelflächen aufgebrachten geschmolzenen Schlacke durchführt und nach diesem Wärmeaustausch zur Wärmerückgewinnung über die zentralen Tragachsen der Kühltromnieln abgeführt wird, wobei die auf die Mantelflächen der Kühltrommeln aufgebrachte geschmolzene Schlacke bei der Drehung der Kühltrommeln durch den Wärmeaustausch mil dem Kühlmedium in eine glasige Schlacke umgesetzt und durch den Abstreifer von den Kühltronimel-Mantelflächen abgestreift wird, dadurch gelöst, daß als Kühlmedium ein hochsiedendes flüssiges Medium mit einem Siedepunkt von mindestens 200^rC bei 1 bar Druck vorgcsehen ist und daß das hochsiedende Medium über die zentrale Tragachse jeder Kühltrommel unter einem niedrigen Druck von bis zu höchstens 5 bar aus jeder Kühltrommel abführbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich

!5 ausden Unteransprüchen.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungslorni der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematischc Vorder- bzw. Seitenansicht einer bisherigen Vorrichtung zur Herstellung von verglaster Schlacke,

Fig.2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie A-A 'in Fig. 1,

Fig.3 eine teilweise schematische Schnittansicht einer anderen bisherigen Vorrichtung zur Herstellung von verglaster Schlacke,

Fig.4 eine teilweise schematischc Schnittansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von verglaster Schlakke gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung des Kühltrommelabschnitts bei der Vorrichtung nach F i g. 4 und

Fig.6 einen Längsschnitt durch eine Kühltrommel bei der Vorrichtung nach den F i g. 4 und 5.

Die F i g. 1 bis 3 sind eingangs bereits erläutert worden.

Mit dem Ziel der Ausschaltung der eingangs geschilderten Schwierigkeiten und Mängel beim Stand der Technik wurden erfindungsgemäß ausgedehnte Untersuchungen angestellt, aufgrund derer sich folgendes herausstellte:

Es sind Medien mit hohem Siedepunkt bekannt, die sich als Kühlmedium eignen. Bei vielen derartigen hochsiedenden Medien liegt der Siedepunkt bei Atmosphärendruck (1 bar) im Bereich von 200 bis 350"C, d. h. wesentlich über dem Siedepunkt von Wasser beim selben Druck. Bei Verwendung eines selchen hochsiedenden Mediums als Kühlmedium für die Kühltrommel ist es somit möglich, dieses Medium aus der Kühltrommel

so unter einem Druck austreten zu lassen, der wesentlich niedriger ist als der Druck des Dampfes, der beim Kühlen der Kühltromme! mittels die Kühlkanäle durchströmenden Kühlwassers entsteht, weil der Druck des hochsiedenden Mediums praktisch dem Atmosphärendruck entspricht Infolgedessen kann die Kühltrommel dünnwandig ausgebildet werden. Die beim Abkühlen und Erstarrenlassen einer Schmelzschlacke zu einer glasigen Schlacke anfallende, energiereiche potentielle Wärme läßt sich somit ausnützen bzw. rückgewinnen, während der Innendruck der Kühltrommel sicher auf einem praktisch dem Atmosphärendruck entsprechenden Druck gehalten wird. Außerdem wird dabei ein Dampfaustritt an Anschlüssen, wie Drehverbindungen bzw. -gelenken zwischen der Mittelachse der Kühltrommel und einer an einen Wärmetauscher angeschlossenen Rohrleitung sicher verhindert.

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, wurde nun auf der Grundlage dieser

Erkenntnisse entwickelt.

Erfindungsgemäß sollte das Kühlmedium ein hochsiedendes Medium mit einem Siedepunkt von mindestens 200°C bei Atmosphärendruck bzw. 1 bar sein, weil es mit einem hochsiedenden Medium eines Siedepunkts von unter 200⁰C bei 1 bar nicht möglich ist, die aus den Kühltrommeln gewonnene potentielle Wärme aus dem hochsiedenden Medium zurückzugewinnen. Wenn ein solches Medium mit einem Siedepunkt von unter 200°C bei 1 bar nach dem Austreten aus den Kühltrommeln zu einem Wärmetauscher für die Dampferzeugung geleitet wird, kann im Wärmetauscher kein Hochdruckdampf, d.h. Dampf mit einem Druck von mindestens 15 bar, erzeugt werden, der sich für den Antrieb einer Turbine eignet.

Der Druck des aus den Kühllrommeln austretenden hochsiedenden Mediums sollte höchstens 5 bar betragen, weil bei einem höheren Druck dieses Mediums die Kühltrommeln, die Drehverbindungen und die Rohrleitungen dem hohen Druck standhalten müssen und sich somit wesentlich höhere Anlagenkosten und herabgesetzte Betriebssicherheit ergeben.

Im folgenden ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im einzelnen erläutert.

Die in Fig.4 teilweise im Schnitt und teilweise schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke weist ein geschlossenes Gehäuse 13 auf, das an seiner Oberseite eine öffnung 13a zum Einbringen einer geschmolzenen Schlakke bzw. Schmelzschlacke und an seinem unteren Ende eine Austragöffnung 136 zum Austragen der zerkleinerten bzw. gemahlenen glasigen Schlacke aufweist. Die Austragöffnung 136 ist mit einer nicht dargestellten Absperrcinrichtung versehen. Zwei Kühltrommeln 14' jeweils gleichen Durchmessers und gleicher Länge sind im Gehäuse 13 mit in derselben waagerechten Ebene parallel zueinander liegenden Längsachsen angeordnet, wobei sie mit ihren Umfangs- oder Mantelflächen miteinander in Berührung stehen. Die beiden Kühltrommeln 14' werden durch einen noch zu beschreibenden Antrieb gegenläufig zueinander in Richtung der Pfeile a und a' in F i g. 4 mit derselben Umfangsgeschwindigkeit derart in Drehung versetzt, daß sich ihre Mantelflächenteile im Berührungsbereich zwischen den beiden Kühltrommeln 14' jeweils aufwärts bewegen.

Gemäß Fig.4 ist zudem ein Wärmetauscher 21 vorgesehen, der später noch näher beschrieben werden wird. Ein als Kühlmedium dienendes hochsiedendes Medium zirkuliert zwischen der Innenfläche jeder Kühltrommel 14' und dem Radiatorteil des Wärmetauschers 21. Zwischen dem Auslaß des Radiatorteils des Wärmetauschers 2! und den KühltrorrüTieln 14' ist eine Pumpe 46 eingeschaltet, welche das flüssige hochsiedende Medium vom Auslaß des Radiatorteils des Wärmetauschers 21 in die Kühltrommel 14' hinein fördert Wenn der Wärmetauscher 21 in einer Position über den Kühltrommeln 14' angeordnet wird, ist es auf noch zu beschreibende Weise möglich, das hochsiedende flüssige Medium in einem Fallstrom und ohne Notwendigkeit für die Pumpe 46 vom Auslaß des Radiatorteils des Wärmetauschers 21 in die Kühltrommel 14' zu fördern.

An den oberen Hälften beider Stirnseiten der beiden Kühltrommeln 14' sind zwei Stauplatten 16, von denen in F i g. 4 nur eine dargestellt ist, so angeordnet, daß sie mit den Stirnseilen der beiden Kühltrommeln 14' in Berührung stehen. Die oberen Enden der beiden Stauplatten 16 sind durch eine Abdeckung 16' miteinander verbunden, die in ihrem Mittelbereich eine Öffnung 16'a aufweist. Die beiden Stauplatten 16 und die Abdeckung 16' sind auf nicht dargestellte Weise am Gehäuse 13 gehaltert. Durch die Zylinderteile der beiden Kühltrommeln 14' und die beiden Stauplatten 16 wird ein Schlak- -j ken-Sumpf 45 gebildet. Das eine Ende einer Schlacken-Rinne 15 ist als Schlacken-Zufuhreinrichtung zum Einfüllen der Schmelzschlacke 5 in den Sumpf 45 über den beiden Kühltrommeln 14' angeordnet. Die von der Rinne 15 über die öffnung 13a im Gehäuse 13 und die öffnung 16'a in der Abdeckung 16' eintretende Schmelzschlacke 5 bildet somit im Sumpf 45 eine Schlackenlache. Die im Sumpf 45 befindliche Schmelzschlacke 5 wird bei der Drehung der Kühltrommel 14' in praktisch gleichmäßiger Dicke auf den Kühltrommel-Mantelflächen abgelagert und bei der Kühltrommeldrehung schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht und damit in eine glasige Schlacke umgewandelt.

Gemäß Fig.4 steht mit den unteren Hälften der Mantelflächen der beiden Kühltrommeln 14' ein Abstreifer 17 in Berührung. Unter jeder Kühltrommel 14' ist jeweils eine Quetschwalze 19 mit derselben Länge wie die betreffende Kühltrommel 14' in einer dem Abstreifer 17 in Drehrichtung der Kühltrommel 14' vorgeschalteten Position so angeordnet, daß sie mit der glasigen Schlackeschicht auf der Mantelfläche der betreffenden Kühltrommel 14' in Berührung steht. Zwischen dem Abstreifer 17 und der betreffenden Quetschwalze 19 ist jeweils dicht an der Mantelfläche der jeweiligen Kühltrommel 14' eine Sprühdüse 20 angeordnet, mittels derer die auf der Kühltrommel-Mantelfläche befindliche glasige Schlacke mit Wasser besprüht werden kann. Der Abstreifer 17, die beiden Quetschwalzen 19 und die beiden Sprühdüsen 20 sind auf nicht näher dargestellte Weise am Gehäuse 13 gehalten. Wenn somit auf den Mantelflächen der Kühltrommeln 14' abgelagerte glasige Schlacke 5' bei der Drehung der Kühltrommel 14' deren untere Hälften erreicht, wird die glasige Schlacke 5' durch die beiden Quetschwalzen 19 zwangsweise gegen die Mantelflächen der Kühltrommeln 14' angedrückt, wobei aufgrund der Drehung der Quetschwalzen 19 eine in Drehrichtung (zum Abstreifer 17 hin) wirkende Zugkraft auf die Schlacke ausgeübt wird. Die glasige Schlacke 5' wird hierauf durch die Sprühdüsen 20 mit Wasser besprüht und dann durch den Abstreifer 17 von den Mantelflächen der Kühltrommeln 14' abgestreift, um in zerkleinertem Zustand in den unteren Teil des Gehäuses 13 herabzufallen. Da somit die auf den Mantelflächen der Kühltrommel 14' abgelagerte glasige Schlacke 5' durch die Quetschwalzen 19 zwangsweise

so gegen diese Mantelflächen angedrückt wird, wird sie durch den Abstreifer 17 zu Stücken einer Größe zerkleinert, welche dem Abstand zwischen dem Abstreifer 17 und den Quetschwalzen 19 entspricht.

Darüber hinaus wird die glasige Schlacke 5' auf den Kühltrommel-Mantelflächen durch das aus den Sprühdüsen 20 austretende Kühlwasser im Bereich zwischen dem Abstreifer 17 und den Quetschwalzen 19 schnell abgekühlt, so daß sie in einem Zustand, in welchem sie ausgezeichnet zerkleinerbar bzw. vermahlbar ist, in

bo Form einer glasigen Schlacke 5' in den Unterteil des Gehäuses 13 hineinfällt.

F i g. 4 veranschaulicht weiterhin eine Turbine 22, die durch den Hochdruckdampf von der Auslaßseite des Wärmeeingabeteils des Wärmetauschers 21 angetrieben wird, einen durch die Turbine 22 getriebenen elektrischen Generator 23, einen mit der Turbine 22 verbundenen Kondensator 24, eine Pumpe 47 zur Zufuhr des Wassers vom Kondensator 24 zur Eintrittsseite des

Wärmeeingabeteils des Wärmelauschers 21, einen Kühlturm 25 für das Kühlwasser des Kondensators 24 zwischen diesem und dem Kühlturm 25.

Fig. 5 veranschaulicht in vergrößertem Querschnitt eine spezielle Ausführungsform der Kühlirommeln bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung. F i g. 6 veranschaulicht eine dieser Kühltrommeln in (teilweise weggebrochenem) Längsschnitt.

Gemäß F i g. 6 ist die zentrale Tragachse 27 der Kühltrommel 14' an beiden Enden in Lagern 26 drehbar gelagert. Ein am einen Ende der Tragachse 27 der Kühltrommel 14' befestigtes Abtriebszahnrad 28 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, durch den die Kühltrommel 14' in Drehung versetzbar ist. Am anderen Ende der Tragachse 27 ist ein mit dem Inneren der Kühltrommel 14' in Verbindung stehender iiuhler Abschnitt 34 vorgesehen. Gemäß F i g. 6 ist das eine Ende eines Rohrs 30 mit seiner Bohrung an einer vorbestimmten Stelle koaxial zur Tragachse 27 angeordnet und mittels einer Drehverbindung 29 flüssigkeitsdicht mit diesem anderen Ende der Tragachse 27 der Kühltrommel 14' verbunden. Das andere bzw. gemäß F i g. 6 rechte Ende des Rohrs 30 ist mit einem Behälter 36 für ein Kühlmedium verbunden. Eine Kühlmedium-Speiseleitung 32 verläuft durch das Innere der Kühltrommel 14', den hohlen Abschnitt 34 der Tragachse 27, die Bohrung des Rohrs 30 und das Innere des Behälters 36 auf der Längsachse der Kühltrommel 14'. Eine Rolle 49a am Vorderende einer Tragstange 49, die in der Nähe des Innenendes (linkes Ende gemäß F i g. 6) des Speiserohrs 32 befestigt ist, läuft auf der lnnenumfangsfläche der Kühltrommel 14' ab. Das andere bzw. gemäß Fig.6 rechte Ende des Speiserohrs 32 ist auf nicht dargestellte Weise außerhalb des Behälters 36 gehalten bzw. gelagert, so daß das Speiserohr 32 bei der Drehung der Kühltrommel 14' in deren Innerem feststeht.

Gemäß den Fig.5 und 6 sind im Inneren der Kühltrommel 14' an die Oberseite des Speiserohrs 32 mehrere lotrecht gerichtete Zweigrohre 33 angeschlossen, so daß das Kühlmittel in Längsrichtung des Speiserohrs 32 gleichmäßig auf die lnnenumfangsfläche der Kühltrommel 14' aufgespritzt werden kann; an den oberen Enden der Zweigrohre 33 sind jeweils halbkreisförmige Düsen 31 in gleichen Abständen von der lnnenumfangsfläche der Kühltrommel 14' angebracht. Gemäß Fig.6 ist außerhalb des Behälters 36 eine Pumpe 35 in das Speiserohr 32 eingeschaltet. An die Unterseite des Behälters 36 ist das eine Ende einer Auslaßieitung 41 angeschlossen, die über ein Filter 40 mit dem anderen bzw. äußeren Ende des Speiserohrs 32 verbunden ist. An den Behälter 36 ist außerdem eine Speiseleitung 37 für das hochsiedende Medium angeschlossen. Der untere Bereich des Innenraums der Kühltrommel 14', der Unterteil des hohlen Abschnitts am anderen bzw. rechten Ende der Tragachse 27, der Unterteil der Bohrung des Rohrs 30 und der untere Bereich des Innenraums des Behälters 36 sind mit dem als Kühlmittel dienenden hochsiedenden Medium 50 gefüllt Das mittels der Pumpe 35 aus dem Behälter 36 abgesaugte hochsiedende Medium wird somit über die Auslaßleitung 41, den Filter 40, das Speiserohr 32, die Pumpe 35, die verschiedenen Zweigrohre 33 und die Düsen 31 in der oberen Hälfte der sich drehenden Kühltrommel 14' gleichmäßig auf deren lnnenumfangsfläche aufgesprüht. Bei der Kontaktierung mit der lnnenumfangsfläche der Kühltrommel 14' verdampft das hochsiedende Medium 50, weil die Kühltrommel 14' durch die auf ihre Mantelfläche aufgebrachte Schmelzschlacke 5 auf hohe Temperatur erwärmt worden ist:

die Kühlung der Kühlirommcl 14' erfolgt somit durch die latente Verdampfungswärme des hochsiedenden Mediums 50. Wie erwähnt, ist der Druck des im Inneren der Kühltrommel 14' erzeugten Dampfes des hochsiedenden Mediums wesentlich niedriger als der entsprechende Druck von Wasserdampf bei derselben Temperatur. Der Dampfdruck im Inneren der Kühltrommel 14' kann somit auf einem Wert gehalten werden, bei dem ein sicherer Betrieb gewährleistet wird. Aus dem lnneren der Kühltrommel 14' wird der Kühlmitteldampf zur Einlaßseite des Radiatorteils des Wärmetauschers 21. der in einer höheren Position als die Kühlirommel 14' angeordnet ist, über den hohlen Abschnitt am anderen bzw. gemäß F i g. 6 rechten Ende der Tragachse 27, die Bohrung des Rohrs 30, den Behälter 36 und die an diesen angeschlossene Auslaßleitung 38 unter der Wirkung eines sehr kleinen Druckgefälles zwischen dem Inneren der Kühltrommel 14' und dem Inneren des Radiatorteils des Wärmetauschers 2! geleitet, wobei (infolge des geringen Druckes) ein Kühlmittelaustriu an der Drehverbindung 29 sicher verhindert wird. Nach dem Wärmeaustausch im Wärmetauscher 21 unter Kondensation in einen flüssigen Zustand fließt das hochsiedende Medium 50 im Fallstrom bzw. unter Schwerkrafteinfluß von der Auslaßseite des Radiatorteils des Wärmetauschers 21 über eine Rücklaufleitung 39 in den Behälter 36 zurück. Das Rohr 30, die Auslaßleitung 38 und die Rücklaufleitung 39 können als Verbindungsleitungen bezeichnet werden. Wie sich aus F i g. 6 und der vorstehenden Be-Schreibung ergibt, steht der Wärmeaustauscher 21 mit jeder der beiden Kühltrommeln 14' durch die zentrale Tragachse 27 und die Verbindungsleitungen 30, 38 und 39 jeder der beiden Kühltrommeln 14' in Verbindung. Da das hochsiedende Medium 50 im Inneren der Kühltrommel 14' verdampft wird und der entstehende Dampf einen niedrigen Druck besitzt, wird die bei der Abkühlung und Erstarrung der Schmelzschlacke 5 zu einer glasigen Schlacke auf der Mantelfläche der Kühltrommel 14' erzeugte Wärme sehr sicher als nutzbare Wärme hoher Temperatur rückgewonnen. Darüber hinaus ist es nicht nötig, das hochsiedende Medium durch Zwangsförderung im Umlauf zu hallen, so daß entsprechende Einrichtungen, wie Pumpen, für diesen Zweck entfallen.

Der durch den Wärmeaustausch mit dem Dampf des hochsiedenden Mediums im Wärmetauscher 21 gewonnene Druckdampf kann nicht nur für den Antrieb einer Turbine, sondern auch für andere Zwecke, beispielsweise für die Raumbeheizung in der Werksanlage benutzt werden. Bei entsprechender Einstellung der über die Düsen 31 verspritzten Menge des hochsiedenden Mediums und zweckmäßiger Wahl eines geeigneten Stoffs für das hochsiedende Medium kann auch erreicht werden, daß das aus den Düsen 31 auf die Innenumfangsfläehe der Kühltrommel 14' versprühte hochsiedende Medium ohne Verdampfung in die untere Hälfte der Kühltrommel 14' zurückfließt, wobei das zurückfließende hochsiedende Medium eine unterhalb seines Siedepunkts liegende Temperatur besitzt und sich daher in einem flüssigen Zustand befindet Es ist somit möglich, die Temperatur des aus dem Behälter 36 entnommenen hochsiedenden Mediums mittels eines nicht dargestellten, in das Speiserohr 32 an der Auslaßseite der Pumpe 35 angeordneten Wärmetauschers zu senken und somit in Form eines Niederdruck-Hochtemperatur-Wärmemittels in äußerst sicherer Weise die Wärme rückzugewinnen, die während der Kühlung der Mantelflächen der Kühltrommel 14' zum Abkühlen und Erstarrenlas-

sen der .Schmelzschlacke 5 zu einer glasigen Schlacke vom Kühlmedium aufgenommen wird. Ebenso ist es möglich, das so abgekühlte hochsiedende Medium über die Düsen 31 auf die Innenumfangsfläche der Kühltrommel 14' aufzusprühen. Bei einer Vorrichtung mit dem Aufbau gemäß Fig. 3 kann die Wärme sehr sicher bei niedrigem Druck und hoher Temperatur dadurch rückgewonnen werden, daß anstelle der Dampftrommel 18 ein Wärmetauscher und als Kühlmittel ein hochsiedendes Medium, d. h. ein hochsiedendes Wärmeträgermittel, verwendet wird.

Die Haftung der Schmelzschlacke 5 auf der Mantelfläche der Kühltrommel 14' kann dadurch verbessert werden, daß auf dieser Mantelfläche eine Vielzahl von im Umfangsrichtung umlaufenden Nuten oder Rillen vorgesehen wird.

Beispiel

20

Es wurden zwei Kühltrommcln 14' aus Kupfer mit einer Wanddicke von 20 mm hergestellt, welche den vorstehend in Verbindung mit F i g. 5 und 6 beschriebenen Aufbau sowie einen Außendurchmesser von 2 m und eine Länge von 2 m besaßen. Die Mantelflächen der beiden Kühltrommeln 14' waren jeweils mit 100 in Umfangsrichtung umlaufenden, auf gegenseitige Abstände von 20 mm verteilten Rillen mit jeweils einer Breite von 0,5 mm und einer Tiefe von 0,5 mm versehen.

Im Inneren der Kühltrommel 14' waren jeweils sechs Düsen 31 in vorbestimmten gegenseitigen Abständen angeordnet.

Als hochsiedendes Medium bzw. Wärmemittel wurde ein Produkt verwendet, das bei Atmosphärendruck bzw. 1 bar einen Siedepunkt von 257" C besitzt.

Als Schmelzschlacke 5 wurde geschmolzene Hoch- i5 ofenschlacke über die Schlacken-Rinne 15 durch die Öffnung 13a des Gehäuses 13 und die Öffnung 16'a der Abdeckung 16' in den Schlacken-Sumpf 45 eingefüllt, während die beiden Kühltrommeln 14' mit einer Drehzahl von 5 U/min gegenläufig zueinander in Drehung versetzt wurden und das genannte Kühlmedium mittels der sechs Düsen 31 versprüht wurde. Die geschmolzene Hochofenschlacke lagerte sich dabei mit einer Schichtdicke von etwa 3.1 mm auf den Mantelflächen der Kühltrommeln 14' ab. Die aufgebrachte geschmolzene Hochofenschlacke wurde mit hoher Kühlgeschwindigkeit durch die Mantelflächen der Kühltrommeln 14' schnell und praktisch vollständig zu einer glasigen Schlacke abgekühlt. Die auf den Kühltrommel-Mantelflächen abgelagerte glasige Schlacke wurde hierauf so durch die beiden Quetschwalzen 19 gegen diese Kühltrommel-Mantelflächen angedrückt, mittels der beiden Sprühdüsen 20 mit Wasser besprüht, durch den Abstreifer 17 von den Mantelflächen abgestreift bzw. abgeschält und in zerkleinertem Zustand in den unteren Teil des Gehäuses 13 abgeworfen. Die in den Unterteil des Gehäuses 13 abgeworfene glasige Schlacke konnte sehr einfach über die Austragöffnung 13/? an der Unterseite des Gehäuses 13 ausgetragen werden. Die über die Austragöffnung 136 ausgetragene glasige Schlacke ließ sich w> ausgezeichnet quetschen bzw. vermählen und zeigte ein Verglasungsverhältnis von 95%. Für die praktisch vollständige Verglasung einer Schmelzschlacke erwies es sich als wirksam, die Schmelzschlacke mit einer Kühlgcschwindigkeit von mindestens 180°C/s innerhalb eines Temperaturbereichs von 1400° bis 500° C abzukühlen.

Das auf die Innenumfangsflächen der Kühltrommeln 14' aufgesprühte hochsiedende flüssige Kühlmittel der angegebenen Art wurde gleichzeitig im Inneren der Kühltrommel 14' zu einem Dampf mit einem Druck von etwa 1 Atmosphäre bzw. 1 bar verdampft. Das verdampfte Kühlmedium wurde mit einem Druck von etwa 1 bar über den hohlen Abschnitt 34 der zentralen Tragachse 27, die Bohrung des Rohrs 30, das Innere des Behälters 36 und die Auslaßleitung 38 aus den Kühltrommeln 14' abgeführt und zur Einlaßseite des Radiatorteils des Wärmetauschers 21 geleitet, in welchem das verdampfte Kühlmedium durch Kondensation wieder in die flüssige Form zurückgeführt wurde, um sodann über die Rücklaufleitung 39 von der Auslaßseite des Radiatorteils des Wärmetauschers 21 zum Behälter 36 zurückgeführt zu werden. An der Drehverbindung 29 zeigte sich kein Dampf- oder Flüssigkeitsaustritt. An der Auslaßleitung des Wärmeeingabeteils des Wärmetauschers 21 fiel der Dampf für den Antrieb der Turbine 22 in einer Menge von 24 t/h bei einer Temperatur von 230" C an.

Die vorstehend im einzelnen beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet die folgenden industriellen Nutzeffekte:

Es kann eine praktisch vollständig verglaste Schlakke hergestellt werden.

Die beim Abkühlen und Erstarrenlassen der heißen Schmelzschlacke zu einer glasigen Schlacke gewonnene Wärme läßt sich sehr sicher in Form eines energiereichen bzw. hochgespannten Niederdruck-Hochtemperaturwärmemittels rückgewinnen. Die glasige Schlacke kann in Form blattförmiger Stücke gleichmäßiger Größe gewonnen werden, die sich sehr leicht quetschen bzw. vermählen lassen und einfach zu handhaben sind. Die Anlagenkosten können auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung einer glasigen Schlacke, bestehend aus zwei jeweils denselben Durchmesser und dieselbe Länge besitzenden Kühltrommeln (14'), deren Längsachsen in derselben waagerechten Ebene parallel zueinander verlaufen und deren Mantelflächen an einer Stelle in Berührung miteinander stehen, einem Antrieb zum gegenläufigen Drehen der beiden Kühltrommeln ('4') mit derselben Umfangsgeschwindigkeit in der Weise, daß sich ihre Mantelflächen von der Berührungsstelle zwischen den Kühlirommeln aus aufwärts bewegen, zwei an den oberen Hälften der beiden Stirnseiten der Kühltrommeln (14') angeordneten, mit diesen Stirnseiten in Berührung stehenden Stauplauen (16), wobei zwischen den beiden Stauplatten und den Zylindern der beiden Kühltrommeln (14') ein Schlakken-Sumpf (45) festgelegt ist, einer über den beiden Kühltrommeln angeordneten Schlacken-Zufuhreinrichtung (15) zum Einfüllen einer geschmolzenen Schlacke (5) in den Schlacken-Sumpf (45) und einem im Bereich der unteren Hälften der Mantelflächen der beiden Kühltrommeln (14') mit diesen Mantelflächen in Berührung stehenden Abstreifer (17) sowie mit einem Kühlmedium zum Kühlen der beiden Kühltrommeln, wobei das Kühlmedium über die zentrale Tragachse (27) jeder Kühltrommel in deren Inneres einführbar ist und einen Wärmeaustausch mit der im Sumpf (45) befindlichen und bei der Drehung der Kühltrommeln auf deren Mantelflächen aufgebrachten geschmolzenen Schlacke durchführt und nach diesem Wärmeaustausch zur Wärmerückgewinnung über die zentralen Tragachsen der Kühltrommeln (14') abgeführt wird, wobei die auf die Mantelflächen der Kühltrommeln aufgebrachte geschmolzene Schlacke bei der Drehung der Kühitrommeln durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium in eine glasige Schlacke umgesetzt und durch den Abstreifer (17) von den Kühltrommel-Mantelflächen abgestreift wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium ein hochsiedendes flüssiges Medium mit einem Siedepunkt von mindestens 200⁰C bei 1 bar Druck vorgesehen ist und daß das hochsiedende Medium über die zentraie Tragachse (27) jeder Kühltrommel (14') unter einem niedrigen Druck von bis zu höchstens 5 bar aus jeder Kühltrommel (14') abführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Quetschwalzen (19) mit einer der Länge der Kühltrommeln (14') entsprechenden Länge jeweils im Bereich der unteren Hälfte jeder Kühltrommel (14') in einer dem Abstreifer (17) in Kühltrommel-Drehrichtung vorgeschalteten Position angeordnet sind und mit der auf den Kühltrommel-Mantelflächen abgelagerten glasigen Schlacke in Andruck-Berührung stehen und daß zwischen dem Abstreifer (17) und jeder Quetschwalze (19) dicht an der Mantelfläche der betreffenden Kühltrommel (14') jeweils eine Sprühdüse (20) vorgesehen ist, über welche Wasser auf die glasige Schlacke auf den Kühltrommel-Mantelflächen aufsprühbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dal* außerhalb der beiden Kühltrommeln (54') mindestens ein Wärmtauscher (21) angeordnet ist, der mit den beiden Kühltrommeln (ΙΉ über deren zentrale Tragachsen (2/) und Vcrbindungsleitungen (38, 39) in Verbindung steht, daß das hochsiedende Medium in jeder Kühltrommel (14') in dampfförmiger und flüssiger Phase vorhanden ist und daß das verdampfte hochsiedende Medium aus den beiden Kühltrommein (14') unter dem Einfluß eines Druckgefälles zwischen den Kühltrommein (14') und dem Wärmetauscher (21) letzterem zuführbar ist