RU2008289C1

RU2008289C1 - Plant for granulation of flaming slags

Info

Publication number: RU2008289C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Жулин
Original assignee: Владимир Михайлович Жулин
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: plant for granulation of flaming slag has smooth or shaped cooling surface assembled from fixed steam generating panels of evaporation cooling and conduit in the form of inlet barrel whose vertical axis of symmetry coincides with axis of rotation of unit feeding slag to this surface. Barrel-like conduit is mounted for rotation on the unit. Plant also has shaking jigs made in the form of pneumatic guns and screens. Screen are mounted above each cooling surface and are made in the form of separate water cooling panels. Steam generating panels are positioned round common vertical axle and are inclined from top to bottom and from center to periphery. Unit carrying conduit for feeding slag to cooling surfaces is frame-shaped. EFFECT: enhanced granulation capabilities. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в черной и цветной металлургии, в областях машиностроения, сопряженных с металлургическим производством, например литейным, а также в некоторых областях химической промышленности. The invention relates to metallurgical heat engineering and can be used in ferrous and non-ferrous metallurgy, in the fields of engineering associated with metallurgical production, such as foundry, as well as in some areas of the chemical industry.

Известно устройство для сухой грануляции шлаков, включающее шлакоприемник с леткой для вывода шлака, полые вращающиеся валки, снабженные средствами для подвода и отвода охлаждающей воды, и транспортер для удаления затвердевшего шлака (1). A device for dry granulation of slag, including a slag receiver with a tap hole for removing slag, hollow rotating rolls equipped with means for supplying and removing cooling water, and a conveyor for removing hardened slag (1).

Охлаждающая поверхность в подобных устройствах выполнена в виде вращающихся полых валков, охлаждаемых изнутри водой. Размеры валков ограничены, так как с увеличением длины валков затрудняется распределение расплавленного шлака по всей их длине даже при наличии наклонной пластины, установленной между шлакоприемником и вращающимися валками и охлаждаемой потоком воздуха, дополнительно подаваемого через окна. В результате из-за ограниченности охлаждающей поверхности устройства ограничена и его производительность. Кроме того, затруднено эффективное охлаждение валков водой в зоне нахождения расплавленного шлака, так как именно там, в верхней зоне, возможно образование паровых "мешков" и вследствие этого перегрев стенок валков и их прогорание. Поэтому надежность устройства недостаточна. The cooling surface in such devices is made in the form of rotating hollow rolls cooled internally by water. The roll sizes are limited, since with the increase in the length of the rolls the distribution of molten slag along their entire length becomes more difficult even if there is an inclined plate installed between the slag receiver and the rotating rolls and cooled by an air stream additionally supplied through the windows. As a result, due to the limited cooling surface of the device, its performance is also limited. In addition, it is difficult to efficiently cool the rolls with water in the zone of molten slag, since it is there, in the upper zone, the formation of steam “bags” is possible and, as a result, the walls of the rolls overheat and burn out. Therefore, the reliability of the device is insufficient.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для грануляции огненно-жидких шлаков, содержащая охлаждающую поверхность из неподвижных парогенерирующих панелей испарительного охлаждения, выполненную гладкой или фасонного профиля, и канал в виде приемного стакана, вертикальная ось симметрии которого совмещена с осью вращения узла для подачи шлака на эту поверхность, смонтированный на узле с возможностью вращения (2). Closest to the invention in technical essence is an apparatus for granulating fire-liquid slag, comprising a cooling surface of stationary vapor-generating evaporative cooling panels made of a smooth or shaped profile, and a channel in the form of a receiving cup, the vertical axis of symmetry of which is aligned with the axis of rotation of the feed unit slag on this surface mounted on the site with the possibility of rotation (2).

Недостаток указанной установки состоит в том, что при ее использовании надежность может оказаться невысокой, так как за счет непрерывного излучения тепловой энергии с поверхности слоя шлака, имеющего высокую температуру, в замкнутом пространстве конуса, закрытого крышкой, будет поддерживаться высокая температура и работа молотковой дробилки в таких условиях крайне затруднена. Кроме того, молотковая дробилка должна постоянно двигаться вдоль стенки конуса, причем верхняя и нижняя части дробилки должны двигаться с разными линейными скоростями, а вал дробилки должен иметь нижнюю опору. Практическое решение этой задачи крайне сомнительно. The disadvantage of this installation is that when it is used, the reliability may be low, since due to the continuous radiation of thermal energy from the surface of the slag layer having a high temperature, in the closed space of the cone, covered with a lid, the high temperature and operation of the hammer crusher will be maintained in Such conditions are extremely difficult. In addition, the hammer mill must constantly move along the cone wall, the upper and lower parts of the mill must move with different linear speeds, and the crusher shaft must have a lower support. The practical solution to this problem is extremely doubtful.

Степень утилизации тепла шлаков при максимальной производительности будет ниже ожидаемой, так как затвердевший шлак будет падать вниз при высокой температуре стенки, обращенной внутрь конуса. The degree of utilization of heat of slag at maximum productivity will be lower than expected, since hardened slag will fall down at a high temperature of the wall facing the inside of the cone.

Из-за высокой температуры внутри конуса, закрытого крышкой, шлак будет интенсивно охлаждаться только со стороны охлаждающей поверхности. Учитывая низкий коэффициент теплопроводности шлака, время его полного затвердевания по указанной причине увеличится. Следовательно, скорость движения крышки и подающего желоба снизится, а значит, количество подаваемого на грануляцию шлака уменьшится, что повлечет снижение производительности установки. Due to the high temperature inside the cone, closed by a lid, the slag will be intensively cooled only from the cooling surface. Given the low coefficient of thermal conductivity of the slag, the time of its complete solidification for this reason will increase. Therefore, the speed of movement of the lid and the feed chute will decrease, which means that the amount of slag supplied to the granulation will decrease, which will lead to a decrease in the plant productivity.

Целью изобретения является повышение надежности в работе, степени утилизации тепла шлака и производительности. The aim of the invention is to increase the reliability, the degree of heat recovery of slag and performance.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для грануляции огненно-жидких шлаков, включающей охлаждающую поверхность из неподвижных парогенерирующих панелей испарительного охлаждения, выполненную гладкой или фасонного профиля, и канал в виде приемного стакана, вертикальная ось симметрии которого совмещена с осью вращения узла для подачи шлака на эту поверхность, смонтированный на узле с возможностью вращения, она снабжена встряхивающими устройствами в виде пневмопушек и экранами, которые установлены над каждой охлаждающей поверхностью и выполнены в виде отдельных водоохлаждаемых панелей, а парогенерирующие панели расположены вокруг общей вертикальной оси, наклонно сверху вниз от центра к периферии. Узел, на котором смонтирован канал для подачи шлака на охлаждающие поверхности, выполнен в виде рамы. This goal is achieved by the fact that in the installation for granulation of fire-liquid slag, including a cooling surface of stationary steam-generating panels of evaporative cooling, made smooth or shaped profile, and a channel in the form of a receiving cup, the vertical axis of symmetry of which is aligned with the axis of rotation of the unit for feeding slag on this surface mounted on the site with the possibility of rotation, it is equipped with shaking devices in the form of air guns and screens that are installed above each cooling erhnostyu and formed as separate water-cooled panels and the steam generating panels disposed around a common vertical axis, obliquely downward from the center to the periphery. The assembly on which the channel for supplying slag to the cooling surfaces is mounted is made in the form of a frame.

Возможен вариант, когда парогенерирующие панели расположены наклонно в несколько рядов вокруг общей вертикальной оси, канал для подачи шлака выполнен в виде приемного стакана с несколькими желобами разной длины, а количество рабочих желобов равно количеству рядов охлаждающих поверхностей. It is possible that the steam generating panels are inclined in several rows around a common vertical axis, the slag feed channel is made in the form of a receiving cup with several gutters of different lengths, and the number of working gutters is equal to the number of rows of cooling surfaces.

На фиг. 1 изображена установка для грануляции огненно-жидких шлаков, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 (без привода, стационарного желоба и экранов); на фиг. 3 - пример установки для грануляции огненно-жидких шлаков с многорядным расположением охлаждающих поверхностей, продольный разрез; на фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 3 (без стационарного желоба, привода и рамы). In FIG. 1 shows a plant for granulating fire-liquid slag, a longitudinal section; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1 (without drive, stationary gutter and screens); in FIG. 3 is an example of a plant for granulating fire-liquid slag with a multi-row arrangement of cooling surfaces, a longitudinal section; in FIG. 4 is a view along arrow B in FIG. 3 (without stationary gutter, drive and frame).

Установка содержит охлаждающие поверхности 1, которые выполнены неподвижными в виде отдельных парогенерирующих панелей испарительного охлаждения и расположены наклонно вокруг общей вертикальной оси, расходясь сверху вниз от центра к периферии. Охлаждающие поверхности 1 установлены на опоре 2 ступенчато с частичным взаимным перекрытием в верхней их части, что исключает пролив расплавленного шлака. Над каждой охлаждающей поверхностью 1 установлен экран 3, который выполнен в виде отдельной водоохлаждающей панели и крепится к охлаждающей поверхности 1 с внутренней стороны, не соприкасающейся со шлаком, экраны 3 предназначены для дополнительного охлаждения шлака и утилизации его тепла. The installation contains cooling surfaces 1, which are made stationary in the form of separate vapor-generating panels of evaporative cooling and are located obliquely around a common vertical axis, diverging from top to bottom from the center to the periphery. The cooling surfaces 1 are mounted on the support 2 stepwise with partial mutual overlap in their upper part, which eliminates the spillage of molten slag. Above each cooling surface 1, a screen 3 is installed, which is made in the form of a separate water-cooling panel and is attached to the cooling surface 1 from the inside that is not in contact with the slag, screens 3 are designed for additional cooling of the slag and the utilization of its heat.

Над охлаждающими поверхностями 1 на опоре 2 установлена рама 4, приводимая во вращение вокруг вертикальной центральной оси установки приводом 5. На подвижной раме 4 установлен канал для подачи шлака на охлаждающие поверхности 1, состоящий из приемного стакана 7, ось которого совмещена с осью вращения подвижной рамы 4, раздаточного стакана 8, установленного на подвижной раме 4 так, что при ее вращении он движется вдоль верхней части охлаждающих поверхностей 1 и наклонного желоба 9, соединяющего стаканы 7 и 8. A frame 4 is mounted above the cooling surfaces 1 on the support 2 and rotated around the vertical central axis of the installation by the drive 5. A channel for supplying slag to the cooling surfaces 1 is installed on the movable frame 4, consisting of a receiving cup 7 whose axis is aligned with the axis of rotation of the movable frame 4, the dispensing cup 8 mounted on the movable frame 4 so that when it rotates, it moves along the upper part of the cooling surfaces 1 and the inclined groove 9 connecting the cups 7 and 8.

Над подвижной рамой 4 установлен стационарный наклонный желоб 10, предназначенный для подачи расплавленного шлака из ковша, миксера или печи в приемный стакан 7. К подвижной раме 4 крепится тарельчатый питатель 11, представляющий собой диск с наружной бортовой стенкой, имеющий возможность вращения вместе с рамой 4 и предназначенный для приема гранулированного шлака, скатывающегося с охлаждаемых поверхностей 1. Тарельчатый питатель снабжен ножом 13, крепящимся к опоре 2, предназначенным для удаления гранулированного шлака с его поверхности. Ниже тарельчатого питателя 11 под ножом 13 установлен бункер 14 для сбора гранулированного шлака, сбрасываемого ножом 13 с тарельчатого питателя 11. На опоре 2 установлены напротив каждой охлаждающей поверхности 1 бесконтактные встряхивающие устройства 15, выполненные в виде пневмопушек. A stationary inclined chute 10 is installed above the movable frame 4, intended for feeding molten slag from a ladle, mixer, or furnace into a receiving cup 7. A plate feeder 11 is attached to the movable frame 4, which is a disk with an external side wall that can rotate together with the frame 4 and designed to receive granulated slag, rolling down from the cooled surfaces 1. The plate feeder is equipped with a knife 13 attached to a support 2, designed to remove granulated slag from its surface. Below the plate-shaped feeder 11, a hopper 14 is installed under the knife 13 for collecting granulated slag discharged by the knife 13 from the plate-type feeder 11. On the support 2 there are contactless shaking devices 15, made in the form of air guns, opposite each cooling surface 1.

Наружная сторона охлаждающей поверхности 1, соприкасающаяся со шлаком, может быть выполнена либо гладкой, либо фасонной, например волнистой в поперечном сечении для лучшего растрескивания затвердевающего шлака и создания условий для его самопроизвольного скатывания по наклонной плоскости. Кроме того, при равных габаритных размерах в случае волнистой поверхности площадь охлаждающей поверхности 1 будет больше, чем в случае гладкой, следовательно, увеличится производительность. Конструкция охлаждающих поверхностей 1 может быть, например, типа "труба на лист", "полутруба на лист", "плавник" (гладкая поверхность со стороны шлака) или "труба к трубе" (волнистая поверхность со стороны шлака). The outer side of the cooling surface 1 in contact with the slag can be either smooth or shaped, for example, wavy in cross section for better cracking of the hardened slag and create conditions for its spontaneous rolling along an inclined plane. In addition, with equal overall dimensions in the case of a wavy surface, the area of the cooling surface 1 will be larger than in the case of a smooth one, therefore, productivity will increase. The design of the cooling surfaces 1 can be, for example, of the type “pipe to sheet”, “half pipe to sheet”, “fin” (smooth surface from the side of slag) or “pipe to pipe” (corrugated surface from the side of slag).

Конструкция установки с многорядным расположением охлаждающих поверхностей 1 (см. фиг. 3 и 4) аналогична и отличается тем, что охлаждающие поверхности 1 расположены наклонно в несколько рядов вокруг общей вертикальной оси, расходясь сверху вниз от центра к периферии, а канал 6 для подачи шлака выполнен в виде приемного стакана 7 с несколькими (например, с тремя) желобами 9, 16, 17 разной длины, заканчивающимися раздаточными стаканами 8, причем количество рабочих желобов равно количеству рядов охлаждающих поверхностей 1 и ось симметрии приемного стакана 7 совмещена с осью вращения рамы 4. Желоба в этом случае имеют такую длину и устанавливаются на подвижной раме 4 так, чтобы при ее вращении каждый раздаточный стакан 8 перемещался по окружности вдоль верхней части своего ряда охлаждающих поверхностей. The design of the installation with a multi-row arrangement of cooling surfaces 1 (see Figs. 3 and 4) is similar and differs in that the cooling surfaces 1 are inclined in several rows around a common vertical axis, diverging from top to bottom from the center to the periphery, and channel 6 for feeding slag made in the form of a receiving cup 7 with several (for example, with three) chutes 9, 16, 17 of different lengths ending with dispensing cups 8, and the number of working chutes equal to the number of rows of cooling surfaces 1 and the axis of symmetry of the receiving c Akana 7 aligned with the axis of rotation of the frame 4. The troughs in this case have such a length and are mounted on the movable frame 4 so that it rotates each dispensing cup 8 is moved circumferentially along the upper part of its range of cooling surfaces.

При многорядном расположении охлаждающих поверхностей 1 экраны 3 устанавливаются только над последним (наружным) рядом охлаждающих поверхностей. Охлаждающие поверхности 1 в промежуточных рядах сами являются экранами для ниже расположенных охлаждающих поверхностей. With a multi-row arrangement of cooling surfaces 1, screens 3 are installed only above the last (outer) row of cooling surfaces. The cooling surfaces 1 in the intermediate rows are themselves screens for the lower cooling surfaces.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Включают в работу систему циркуляции воды, охлаждающей экраны 3 и охлаждающие поверхности 1, приводят во вращение подвижную раму 4. В стационарный наклонный желоб 10 из ковша, миксера или печи подают расплавленный шлак, который затем попадает в приемный стакан 7, далее по наклонному желобу 9 переливают в раздаточный стакан 8, а потом - на верхнюю часть охлаждающей поверхности 1. Turn on the water circulation system, cooling screens 3 and cooling surfaces 1, rotate the movable frame 4. Into the stationary inclined chute 10 from the ladle, mixer or furnace, molten slag is fed, which then enters the receiving cup 7, then along the inclined chute 9 pour into the dispensing cup 8, and then on top of the cooling surface 1.

За счет силы тяжести шлак стекает вниз по этой поверхности, а за счет вращения подвижной рамы 4 вместе с раздаточным стаканом 8 шлак равномерно распределяется вдоль охлаждающих поверхностей 11. Due to gravity, the slag flows down this surface, and due to the rotation of the movable frame 4 together with the dispensing cup 8, the slag is evenly distributed along the cooling surfaces 11.

Шлаки имеют низкую теплопроводность, поэтому при контакте расплава с холодной поверхностью возникает тонкий слой переохлажденного вещества, который очень быстро твердеет, а верхний слой шлака, не успевший остыть, под действием собственного веса стекает ниже. Процесс продолжается до тех пор, пока вся вылившаяся на данном элементарном участке порция шлака не распределится сама тонким слоем по наклонной охлаждаемой поверхности. Slag has a low thermal conductivity, therefore, upon contact of the melt with a cold surface, a thin layer of supercooled material appears, which hardens very quickly, and the upper layer of slag, which has not had time to cool, flows down due to its own weight. The process continues until all the slag portion spilled on this elementary site is distributed by itself in a thin layer along the inclined cooled surface.

Расплавленный шлак из раздаточного стакана 8 при его вращении вместе с рамой попадает последовательно на каждую охлаждающую поверхность 1, равномерно растекается на ней в виде тонкого (2-4 мм) слоя, охлаждается, затвердевает, вспучивается, трескается и самопроизвольно скатывается с поверхности 1 на диск вращающегося вместе с рамой 4 тарельчатого питателя 11 в виде пластинок неправильной формы. Пластинки гранулированного шлака, достигнув неподвижного ножа 13, сбрасываются им в бункер 14 для дальнейшей переработки. При необходимости каждая охлаждающая поверхность 1 может периодически подвергаться вибрации с помощью бесконтактного встряхивающего устройства 18 с целью очищения ее от гранулированного шлака на случай, если по какой-либо причине нарушилось самопроизвольное скатывание шлака с поверхности. When it is rotated together with the frame, molten slag from the dispensing cup 8 enters each cooling surface 1 sequentially, spreads uniformly on it in the form of a thin (2-4 mm) layer, cools, hardens, swells, cracks and spontaneously rolls from surface 1 onto the disk rotating with the frame 4 of the dish-shaped feeder 11 in the form of plates of irregular shape. The granular slag plates, having reached the fixed knife 13, are dumped by them into the hopper 14 for further processing. If necessary, each cooling surface 1 can be periodically subjected to vibration using a non-contact shaking device 18 in order to clean it of granular slag in case the spontaneous sliding of the slag from the surface is disturbed for any reason.

Скорость вращения рамы 4, а следовательно, и скорость вращения раздаточного стакана 8 регулируются так, чтобы за время одного оборота рамы 4 шлаковый расплав, попавший на охлаждающую поверхность 1, успел затвердеть и скатиться с нее. Поэтому при подходе раздаточного стакана 8 к любой охлаждающей поверхности 1 в очередной оборот рамы поверхность 1 будет свободна от шлака и готова к приему очередной порции шлакового расплава. The rotational speed of the frame 4, and therefore the rotational speed of the dispensing cup 8, are adjusted so that during one revolution of the frame 4, the slag melt that has fallen on the cooling surface 1 has time to harden and slide off it. Therefore, when the dispensing cup 8 approaches any cooling surface 1 in the next rotation of the frame, the surface 1 will be free of slag and ready to receive the next portion of the slag melt.

Тепло шлака передается через стенку поверхностей 1 и экранов 3 циркулирующей в них воде и расходуется на нагрев воды и образование пара. The heat of the slag is transmitted through the wall of the surfaces 1 and screens 3 of the water circulating in them and is spent on heating the water and generating steam.

Установка с многорядным расположением охлаждающих поверхностей 1 (см. фиг. 3 и 4) работает аналогично описанной с той лишь разницей, что шлаковый расплав, например, по желобам 9, 16, 17 разной длины попадает одновременно на несколько охлаждающих поверхностей 16, расположенных в разных рядах, и производительность ее по шлаку и пару резко возрастает. An installation with a multi-row arrangement of cooling surfaces 1 (see Figs. 3 and 4) works similarly to that described with the only difference being that slag melt, for example, through gutters 9, 16, 17 of different lengths, simultaneously enters several cooling surfaces 16 located in different ranks, and its performance in slag and steam increases sharply.

Наличие в установке экранов и многорядное расположение охлаждающих поверхностей позволяют существенно увеличить ее производительность по шлаку и генерируемой тепловой энергии, повысить степень утилизации тепла и шлака. The presence of screens in the installation and the multi-row arrangement of cooling surfaces can significantly increase its productivity in slag and generated heat energy, and increase the degree of heat and slag utilization.

Выполнение охлаждающих поверхностей в виде отдельных наклонных парогенерирующих панелей испарительного охлаждения обеспечивает самопроизвольное скатывание с них затвердевшего гранулированного шлака и исключает применение механизмов, работающих в тяжелых условиях высоких температур. Поэтому упрощается конструкция установки, технология ее изготовления, повышается надежность. (56) Авторское свидетельство СССР N 1022728, кл. С 04 B 5/02, 1978. The implementation of the cooling surfaces in the form of separate inclined steam generating panels for evaporative cooling ensures spontaneous rolling of hardened granulated slag from them and eliminates the use of mechanisms operating in severe high temperature conditions. Therefore, the design of the installation is simplified, the technology of its manufacture, reliability is increased. (56) Copyright certificate of the USSR N 1022728, cl. C 04 B 5/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1101432, кл. С 04 B 5/02, 1983. USSR author's certificate N 1101432, cl. C 04 B 5/02, 1983.

Claims

1. INSTALLATION FOR GRANULATION OF FIRE-LIQUID SLAGS, containing a cooling surface of stationary steam generating panels of evaporative cooling, made smooth or shaped profile, and a channel in the form of a receiving cup, the vertical axis of symmetry of which is aligned with the axis of rotation of the node for feeding slag to this surface mounted on the site with the possibility of rotation, characterized in that, in order to increase reliability in operation, the degree of utilization of slag heat and productivity, it is equipped with shaking devices in in the form of air guns and screens that are installed above each cooling surface and made in the form of separate cooled panels, and the steam generating panels are arranged around a common vertical axis obliquely from top to bottom from the center to the periphery, the assembly on which the channel for feeding slag to the cooling surfaces is mounted is made in kind of frame.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the steam generating panels are inclined in several rows around a common vertical axis, the slag feed channel is made in the form of a receiving cup with several gutters of different lengths, and the number of working gutters is equal to the number of rows of cooling surfaces.