RU2169714C2

RU2169714C2 - Plant for processing melt slag of blast furnace

Info

Publication number: RU2169714C2
Application number: RU99113565A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; Г.В. Викторов; В.Н. Кобелев
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-06-27

Abstract

FIELD: production of building materials directly near blast furnace and outside of blast furnace shop. SUBSTANCE: plant includes forehearth with burners mounted with possibility of motion, apparatus for making solid slag, heat exchanger with convective heating surfaces, air heater connected successively with aeration chamber by means of pipeline; comb rigidly joined with burners of forehearth and aeration chamber. The last is provided with diffuser and narrowed nozzle. Diffuser is connected with pipeline of air heater; narrowed nozzle is rigidly joined by means of air conduit of comb with burners of forehearth. There are helical grooves on inner surfaces of diffuser and narrowed nozzle; said grooves are arranged longitudinally from inlet opening until outlet opening of diffuser and narrowed nozzle. Annular groove connected with longitudinal helical grooves is arranged near large opening of narrowed nozzle. EFFECT: enhanced efficiency of plant operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов из шлаковых расплавов как непосредственно у печи, так и за пределами доменного цеха. The invention relates to the production of building materials from slag melts both directly at the furnace and outside the blast furnace.

Известно устройство для ввода в расплав порошковых добавок (см. а.с. N 620446, Мкл. C 04 B 5/00, бюл. 31, 1978), содержащее бункер для подачи добавок, камеру для аэрирования добавок и соединенную с ней пневмотрубопроводом головку в виде полой гребенки с соплами. A device is known for introducing powder additives into the melt (see A.S. N 620446, Ml. C 04 B 5/00, bull. 31, 1978), containing a hopper for supplying additives, a chamber for aerating additives and a head connected to it by a pneumatic pipe in the form of a hollow comb with nozzles.

Недостатком данного устройства является высокая энергоемкость, обусловленная отсутствием процесса утилизации тепла жидкого шлака. The disadvantage of this device is the high energy intensity due to the absence of the process of heat recovery of liquid slag.

Известна установка для переработки доменного шлакового расплава (см. а. с. N 1435560, МКИ C 04 B 5/00, бюл. 41, 1988), содержащая копильник с горелками, выполненными с возможностью перемещения, устройство для получения твердого шлака, теплообменник с конвективными поверхностями нагрева, воздухоподогреватель, последовательно соединенный с камерой аэрации посредством трубопровода, и гребенку, жестко связанную с горелками копильника и камерой аэрации посредством пневмовоздухопровода. A known installation for processing blast furnace slag melt (see and.with. N 1435560, MKI C 04 B 5/00, bull. 41, 1988) containing a piggy bank with burners made with the possibility of movement, a device for producing solid slag, a heat exchanger with convective heating surfaces, an air heater connected in series with the aeration chamber by means of a pipeline, and a comb rigidly connected to the burners of the piggy bank and the aeration chamber by means of a pneumatic air duct.

Недостатком является невысокая эффективность работы, обусловленная некачественной подачей добавки пневмовоздухопроводом в копильник из-за возможности образования застойных зон в периферийных местах корпуса камеры аэрации. The disadvantage is the low efficiency due to poor supply of additives by the air-air duct to the piggy bank due to the possibility of the formation of stagnant zones in the peripheral places of the aeration chamber body.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы установки путем совершенствования подачи порошкообразных добавок из камеры аэрации по пневмовоздухопроводу через сопла в копильник с жидким шлаком, достигаемой за счет устранения застойных зон в корпусе камеры аэрации и дополнительной обработки порошкообразной добавки перед поступлением в горелки. The technical task of the invention is to increase the efficiency of the installation by improving the supply of powdered additives from the aeration chamber through a pneumatic-air pipeline through nozzles to a liquid slag storage bin, achieved by eliminating stagnant zones in the aeration chamber housing and additional processing of the powdered additive before entering the burners.

Технический результат достигается тем, что установка для переработки доменного шлакового расплава, содержит копильник с горелками, выполненными с возможностью перемещения, устройство для получения твердого шлака, теплообменник с конвективными поверхностями нагрева, воздухоподогреватель, последовательно соединенный с камерой аэрации посредством трубопровода, и гребенку, жестко связанную с горелками копильника и камерой аэрации посредством пневмовоздухопровода. Камера аэрации снабжена диффузором и суживающимся соплом, при этом диффузор соединен с трубопроводом воздухоподогревателя, а суживающееся сопло жестко связано с пневмовоздухопроводом гребенки с горелками копильника, кроме того, на внутренней поверхности диффузора и суживающегося сопла выполнены винтообразные канавки, продольно расположенные от входного до выходного отверстия как диффузора, так и суживающегося сопла, причем у большего отверстия суживающегося сопла расположена кольцевая канавка, соединенная с продольными винтообразными канавками. The technical result is achieved in that the installation for processing blast furnace slag melt contains a piggy bank with burners made with the possibility of movement, a device for producing solid slag, a heat exchanger with convective heating surfaces, an air heater connected in series with the aeration chamber by means of a pipeline, and a comb rigidly connected with burners of a piggy bank and aeration chamber by means of a pneumatic air duct. The aeration chamber is equipped with a diffuser and a tapering nozzle, while the diffuser is connected to the air heater pipe, and the tapering nozzle is rigidly connected to the air-air duct of the comb with the piggy bank burners, in addition, on the inner surface of the diffuser and tapering nozzle there are helical grooves longitudinally arranged from the inlet to the outlet as a diffuser and a tapering nozzle, and at the larger opening of the tapering nozzle there is an annular groove connected to a longitudinal helical grooves.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки; на фиг. 2 - развертка внутренней поверхности диффузора; на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности суживающегося сопла. In FIG. 1 shows a schematic diagram of an installation; in FIG. 2 - scan of the inner surface of the diffuser; in FIG. 3 - scan of the inner surface of the tapering nozzle.

Установка для переработки доменного шлакового расплава содержит копильник 1 с погруженными горелками 2, устройство 3 для получения твердого шлака, теплообменник 4 с конвективными поверхностями нагрева, установленный на выходе из копильника 1, воздухоподогреватель 5, установленный за теплообменником 4 по ходу уходящих газов, камеру аэрации 6, соединенную через суживающееся сопло 7 пневмовоздухопроводом 8 с полой гребенкой 9, жестко связанную с горелками 2, корректирующий регулятор 10, электрически связанный с клапанами 11 и 12, находящимися на трубопроводах 13 подачи воздуха через диффузор 14 в камеру аэрации 6 и горелки 2, датчик температуры 15, взаимодействующий с внутренним объемом копильника 1. При этом на внутренней поверхности диффузора 14 выполнены винтообразные канавки 16, продольно расположенные от входного отверстия 17 до выходного отверстия 18, а на внутренней поверхности суживающегося сопла 7 выполнены винтообразные канавки 19, продольно расположенные от входного отверстия 20 до выходного отверстия 21, кроме того, у входного отверстия 20 выполнена кольцевая канавка 22, соединенная с винтообразными канавками 19. Installation for processing blast furnace slag melt contains a piggy bank 1 with submerged burners 2, a device 3 for producing solid slag, a heat exchanger 4 with convective heating surfaces installed at the outlet of the piggy bank 1, an air heater 5, installed behind the heat exchanger 4 along the exhaust gases, an aeration chamber 6 connected through a tapering nozzle 7 by a pneumatic air duct 8 with a hollow comb 9, rigidly connected to the burners 2, a correction regulator 10, electrically connected to the valves 11 and 12 located on t the air supply pipes 13 through the diffuser 14 to the aeration chamber 6 and the burner 2, a temperature sensor 15 interacting with the internal volume of the money box 1. At the same time, helical grooves 16 are longitudinally arranged from the inlet 17 to the outlet 18 on the inner surface of the diffuser 14 and on the inner surface of the tapering nozzle 7 there are helical grooves 19 longitudinally spaced from the inlet 20 to the outlet 21, in addition, an annular groove 22 is made at the inlet 20 I helical grooves 19.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Жидкий шлак (при температуре 1500-1700 градусов) поступает в копильник 1 и далее в устройство 3 для получения твердого шлака с заданными параметрами шлаковых строительных материалов, где охлаждается (до температуры 1000-1200 градусов), отдавая тепло посредством уходящих газов теплообменнику 4 и воздухоподогревателю 5, в котором сжатый воздух нагревается до температуры, исключающей возможность спекания пылеобразных добавок в камере аэрации 6. Часть нагретого сжатого воздуха по трубопроводам 13 через клапаны 12, электрически управляемые корректирующим регулятором 10 поступает в горелки 2, где с повышенным значением энтальпии более экономно поддерживает процесс выделения тепла при истечении огневой струи сгорающего топлива. Одновременно остальная часть нагретого сжатого воздуха, имеющего низкую относительную влажность, направляется в камеру 6 аэрирования порошкообразной добавки, в качестве которой может использоваться зола, например с ТЭС. Сжатый воздух, движущийся по трубопроводу 13, через клапан 11, электрически управляемый корректирующим регулятором 10, поступает в диффузор 14, где, начиная от входного отверстия 17, перемещается по винтообразным канавкам 16, закручивается и в виде вихря выходит из отверстия 18, интенсивно перемешивая порошкообразную добавку, что препятствует образованию застойных зон в периферийных местах корпуса камеры аэрации 6, сопутствующих уплотнению, т.е. ухудшению качественной структуры порошкообразной добавки. Liquid slag (at a temperature of 1500-1700 degrees) enters the storage bin 1 and then to the device 3 for receiving solid slag with the specified parameters of slag building materials, where it is cooled (to a temperature of 1000-1200 degrees), transferring heat through flue gases to the heat exchanger 4 and the air heater 5, in which the compressed air is heated to a temperature that excludes the possibility of sintering dusty additives in the aeration chamber 6. Part of the heated compressed air through pipelines 13 through valves 12 electrically controlled by correcting regulator 10 enters the burners 2, where, with a higher enthalpy, it more economically supports the process of heat generation during the expiration of the firing stream of burning fuel. At the same time, the rest of the heated compressed air having a low relative humidity is sent to the aeration chamber 6 of the powdered additive, which can be used ashes, for example from thermal power plants. Compressed air moving through the pipe 13, through the valve 11, electrically controlled by the corrective regulator 10, enters the diffuser 14, where, starting from the inlet 17, it moves along the helical grooves 16, swirls and leaves the hole 18 in the form of a vortex, intensively mixing the powdery additive, which prevents the formation of stagnant zones in the peripheral places of the housing of the aeration chamber 6, accompanying the seal, i.e. deterioration in the quality structure of the powder additive.

Транспортируемая масса порошкообразной добавки поступает к входному отверстию 20 суживающегося сопла 7, перемещается по винтообразным канавкам 19 и на выходе из отверстия 21 в виде закрученного потока движется по пневмовоздухопроводу 8 к соплам полой гребенки 9. По мере перемещения по винтообразным канавкам 19 транспортируемая масса закручивается, и частицы порошкообразных добавок, отличающиеся в большую сторону от усредненных гостированных, отбрасываются к внутренней поверхности суживающегося сопла 7 и, контактируя с винтообразными канавками 19, слипаются, утяжеляются и перемещаются в сторону кольцевой канавки 22, где скапливаются и по мере накопления сбрасываются, под действием собственного веса в полость камеры аэрации 6, здесь разрушаются вихревым потоком, поступающим из диффузора 14 до величин, соответствующих усредненным гостированным значениям для последующего поступления через пневмовоздухопровод 8 к полой гребенке 9. The transported mass of the powdered additive enters the inlet 20 of the tapering nozzle 7, moves along the helical grooves 19, and at the outlet from the hole 21 in the form of a swirling flow moves through the air-air duct 8 to the nozzles of the hollow comb 9. As the mass moves along the helical grooves 19, the transported mass swirls, and particles of powdered additives that differ to a large extent from the averaged guest ones are discarded to the inner surface of the tapering nozzle 7 and in contact with the helical channels 19, stick together, become heavier and move towards the annular groove 22, where they accumulate and are discarded as they accumulate, under the action of their own weight in the cavity of the aeration chamber 6, they are destroyed by the vortex flow coming from the diffuser 14 to the values corresponding to the average guest values for the subsequent flows through the air-air duct 8 to the hollow comb 9.

В золе ТЭС может находиться до 30% топлива, которое в контакте с жидким шлаком (температура 1500-1700 градусов) выгорает с выделением определенного количества тепла. В результате имеется возможность уменьшить количество основного топлива, поступающего в горелки 2, на величину, эквивалентную выделению тепла при дожигании дополнительного топлива, входящего составной частью в золу, поступающую из сопел полой гребенки 9. Поддержание температурного режима в копильнике 1 осуществляется корректирующим регулятором 10, контролирующим посредством датчика температуры 15 тепловые процессы в шлаковом расплаве. Причем соотношение поступающего в копильник 1 топлива и воды регулируется также заданной технологией получения шлакового строительного материала, так как свыше 70% объема золы в данном случае является добавкой в расплав и соответствующим образом влияет на качество получаемого изделия. Up to 30% of the fuel can be in the ash of a thermal power plant, which in contact with liquid slag (temperature 1500-1700 degrees) burns out with the release of a certain amount of heat. As a result, it is possible to reduce the amount of the main fuel entering the burners 2 by an amount equivalent to the heat generated during the afterburning of the additional fuel, which is part of the ash coming from the nozzles of the hollow comb 9. Maintenance of the temperature regime in the piggy bank 1 is carried out by the adjusting regulator 10, which controls by means of a temperature sensor 15 thermal processes in the slag melt. Moreover, the ratio of fuel and water entering into the piggy bank 1 is also regulated by the predetermined technology for producing slag building material, since in this case over 70% of the ash volume is an addition to the melt and accordingly affects the quality of the resulting product.

Оригинальность технического решения заключается в том, что снабжение камеры аэрации как диффузором, соединенным с трубопроводом и имеющим на внутренней поверхности винтообразные канавки, так и суживающимся соплом, соединенным с пневмовоздухопроводом и имеющим на внутренней поверхности винтообразные канавки, соединенные с кольцевой канавкой, повышает эффективность работы установки для переработки доменного шлакового расплава, которая достигается обеспечением качественной подачи порошкообразных добавок в копильник, определяемой устранением застойных зон и вихреобразным ее пневмотранспортированием с дополнительной обработки перед поступлением в полую гребенку. The originality of the technical solution lies in the fact that supplying the aeration chamber with both a diffuser connected to the pipeline and having screw-like grooves on the inner surface and a tapering nozzle connected to the air-air duct and having screw-like grooves connected to the annular groove on the inner surface increases the efficiency of the installation for processing blast furnace slag melt, which is achieved by providing a high-quality supply of powdered additives to the piggy bank, determined by Suggested Measures of dead zones and swirls its pneumatic transport with further treatment prior to entering into the hollow comb.

Claims

Installation for processing blast furnace slag melt containing a piggy bank with burners made with the possibility of moving, a device for producing solid slag, a heat exchanger with convective heating surfaces, an air heater connected in series with the aeration chamber by means of a pipeline, and a comb rigidly connected to the piggy bank burners and the aeration chamber characterized in that the aeration chamber is equipped with a diffuser and a tapering nozzle, while the diffuser is connected to the pipe of the air heater, the tapering nozzle is rigidly connected by a pneumatic air duct of the comb with the burners of the piggy bank, in addition, on the inner surface of the diffuser and the tapering nozzle there are helical grooves longitudinally located from the inlet to the outlet of both the diffuser and the tapering nozzle, and an annular groove connected to the larger hole of the tapering nozzle is connected with longitudinal helical grooves.