Система конденсації пари для грануляційної установки

Номер патенту: 115816

Опубліковано: 26.12.2017

Автори: Матьє Томмі, Каппес Хорст, Швайтцер Марк

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Грануляційна установка (10) для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці, причому грануляційна установка містить:

- водоінжекційний пристрій (20) для інжекції грануляційної води в потік розплавленого матеріалу (14) і, таким чином, гранулювання розплавленого матеріалу,

- грануляційний резервуар (18) для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу,

- модуль, що осушує, насамперед модуль (28), що осушує, з ротаційним фільтруючим барабаном (30),

яка відрізняється

- розташованим над модулем (28), що осушує, парозбиральним ковпаком (48), і

- розміщеним поза ковпаком (48) відвідним пристроєм (46) для відводу пари й газів з ковпака (48), конденсації пари й випуску конденсованої пари й газів, причому пристрій, що відводить, має вхідний отвір і вихідний отвір, причому відвідний пристрій за допомогою його вхідного отвору приєднаний до парозбирального ковпака (48), а його вихідний отвір розміщений для відводу конденсованої пари й газів в атмосферу.

2. Грануляційна установка (10) для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці, причому грануляційна установка містить:

- водоінжекційний пристрій (20) для інжекції грануляційної води в потік розплавленого матеріалу (14) і, таким чином, гранулювання розплавленого матеріалу,

- грануляційний резервуар (18) для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу,

яка відрізняється

- розташованим над водоінжекційним пристроєм (20) парозбиральним ковпаком (24),

- розміщеним поза ковпаком (48) відвідним пристроєм (38) для відводу пари й газів з ковпака, конденсації пари й випуску конденсованої пари в атмосферу,

причому пристрій (38), що відводить, має вхідний отвір (40), розміщений для з’єднання з ковпаком (24) так, щоб відводити пару й гази з ковпака, і вихідний отвір, розміщений для відводу конденсованої пари й газів в атмосферу.

3. Грануляційна установка (10) за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що пристрій (38, 46), що відводить, обладнаний пристроєм для керування вибірковим відводом пари через відвідний пристрій (38, 46), що насамперед регулювальним пристроєм для регулювання витрати відвідного пристрою (38, 46).

4. Грануляційна установка (10) за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що пристрій, що відводить (38, 46) містить ежекторний струменевий насос, який створює вакуум за допомогою ефекту Вентурі.

5. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відвідний пристрій (38) розміщений поза ковпаком (24, 48).

6. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що пристрій (38, 46), що відводить, приєднаний до водного живильного трубопроводу (42).

7. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що пристрій (38, 46), що відводить, містить пристрій керування, що регулює витрату й/або тиск води, використовуваної для приведення в дію пристрою (38, 46), що відводить.

8. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що конденсовану пару відводять до системи (36) охолодження або подібного.

9. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, що містить, крім того, датчик, що вимірює вміст водню й/або вміст пари, причому датчик розміщений у ковпаку (24, 48).

10. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, що містить, крім того, контролерний пристрій, який приєднаний для приведення в дію ущільнюючого пристрою в такий спосіб, щоб вибірково обмежувати або дозволяти прохід пари й газу через пристрій (38, 46), що відводить.

11. Установка доменної печі, що містить грануляційну установку (10) за одним із попередніх пунктів.

Текст

Реферат: Даний винахід належить до грануляційної установки (10) для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці. Установка містить водоінжекційний пристрій (20) для інжекції грануляційної води в потік розплавленого матеріалу (14) для гранулювання розплавленого матеріалу, грануляційний резервуар (18) для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу. Крім того, установка містить парозбиральний ковпак, який містить у собі відвідний пристрій для відводу пари з ковпака, конденсації пари й відводу конденсованої пари в атмосферу. UA 115816 C2 (12) UA 115816 C2 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Область техніки Даний винахід, в основному, відноситься до грануляційної установки для розплавленого матеріалу, насамперед для металургійних розплавів, таких як шлак доменної печі. Винахід, насамперед, відноситься до покращеної системи конденсації пари для використання в такій установці. Рівень техніки Варіант сучасної грануляційної установки даного типу, насамперед для розплавленого шлаку доменної печі, показаний на прикладеній фіг. 2, яка є частиною статті, що називається "Система гранулювання шлаку INBA® - екологічне керування виробничим процесом" (INBA® Slag granulation system-Environmental process control), опублікованої в журналі "Технології чавуну й сталі" (Iron&Steel Technology), у випуску за квітень 2005 р. Як показано на фіг. 2, цей вид установки, як правило, містить: водо-інжекційний пристрій 2 (також називаний вдувним коробом), виконаний для інжектування грануляційної води в потік розплавленого матеріалу, наприклад, шлаку, який отримано через наконечник 1 шлакової ринви. Тим самим досягають гранулювання розплавленого матеріалу. Установка, крім того, має грануляційний резервуар 3 для приймання грануляційної води й гранульованого матеріалу й для охолодження гранул у великому водному об'ємі під водо-інжекційним пристроєм 2. Пароконденсаційна вежа, що має, як правило, закритий верхньою кришкою циліндричний корпус, розташована вище грануляційного резервуара й служить для збору й конденсації пари, генерованої в грануляційному резервуарі. Фактично, внаслідок високих температур розплавленого матеріалу й великого необхідного об'єму води гасіння, за допомогою установок згідно фіг. 2, як правило, створюється значний об'єм пари. Щоб уникнути забруднення в результаті простого викиду пари в атмосферу, пароконденсаційна вежа містить у собі систему конденсації пари, як правило, протиточного типу. Система конденсації пари має водо-інжекційний пристрій 5 для розпилення водних крапель у пару, яка піднімається усередині пароконденсаційної вежі, а також водозбірний пристрій 6, розташований під водо-інжекційним пристроєм 5 для приймання розпилених конденсуючих крапель, і конденсованої пари. Із цього випливає, що в типовій для відомого рівня техніки на основі використання води грануляційній установці є істотні коливання рівня обумовленого поступанням шлаку теплового потоку що поступає й, відповідно, еквівалентні коливання об`єму пари, генерованої залежно від часу. З метою знаходження підходящого компромісу між розмірами установки й витратами, продуктивність парової конденсації традиційних конденсаційних веж, у яких холодну воду розпилюють на пару, що піднімається у вежі з метою її конденсації, найчастіше не проектують для обробки повної парової витрати, яка може бути генерована при пікових витратах шлаків. Клапани скидання надлишкового тиску передбачені (як їх можна побачити на верхній кришці, показаній на фіг. 2) для відкривання в таких випадках з метою відводу надлишкової пари в атмосферу. Однак спостереження показало, що на практиці такі клапани скидання надлишкового тиску не завжди надійно відкриваються при надмірних витратах розплаву. Теоретично, вихід пари через клапани скидання надлишкового тиску частково заблокований, серед іншого, внаслідок "бар'єра", утвореного водною "завісою", яку постійно створює водо-інжекційний пристрій 2. Можливо, при високих витратах пари є також опір паровому потоку, створюваний водозбірним пристроєм 6. Відповідно, надлишок пари залишається у вежі й, відповідно, генерується надлишковий тиск. Це може привести до часткової протитечії пари на нижньому вхідному отворі конденсаційної вежі, на вході грануляційного резервуара 3. Внутрішній ковпак, насамперед, передбачений для відділення внутрішньої частини від зовнішньої, і тим самим для запобігання небажаного потрапляння повітря у вежу, а також для перешкоджання видування пари з вежі. Такий зворотний паровий потік може привести, щонайменше, до поганої видимості в ливарному відділенні, що, мабуть, є серйозною загрозою безпеки робочого персоналу. Що ще набагато більш несприятливо, видування пари назад через внутрішній ковпак може привести до значного утворення часток шлаку, що мають малу щільність (так званого "попкорну"), коли пара входить у контакт із рідким гарячим розплавом у носі шлакової ринви. Такі гарячі частки, при їхньому вилітанні в ливарне відділення створюють ще більш серйозну загрозу безпеці. W02012/079797 A1 також розглядає цю проблему й пропонує вибірковий відвід надлишків пари через вивідну трубу в атмосферу. Ця вивідна труба має вхідний отвір, що з`єднується з нижньою зоною конденсаційної вежі, і вихідний отвір, передбачений для відводу пари в атмосферу вище конденсаційної вежі. Крім того, вивідна труба обладнана ущільнюючим пристроєм для вибіркового відводу пари через вивідну трубу. Однак така система вимагає додаткових інвестицій. 1 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 EP 0 573 769 описує спосіб і установку для мокрого гранулювання шлаку, що містить конденсаційну вежу. Суміш пари й забрудненого повітря, генерована в процесі гранулювання, спочатку направляється у висхідному потоці, а потім суміш засмоктується в низхідному потоці в кожух, підтримуваний в умовах часткового вакууму. У низхідний потік у паралельному потоці розпилюється лужний розчин на водній основі, і дезактивовані неконденсовані гази виходять із кожуха в примусовому й регульованому потоці, який створює й підтримує умови часткового вакууму в кожусі. Гази й пар від фільтруючого барабана також направляються в конденсаційну вежу й обробляються там разом з парою і забрудненим повітрям від гранулювання. Технічна проблема Відповідно, першою метою даного винаходу є надання пароконденсаційної установки, яка забезпечує надійну конденсацію генерованої в процесі гранулювання пари без використання конденсаційної вежі або водо-інжекційних пристроїв. Ця мета досягнута установкою й системою конденсації пари за п. 1 формули винаходу. Іншою метою винаходу є надання конденсаційної установки, яка забезпечує зменшення монтажних і експлуатаційних витрат для устаткування. Загальний опис винаходу Даний винахід, в основному, відноситься до грануляційної установки для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці, причому грануляційна установка містить: - водо-інжекційний пристрій для інжекції грануляційної води в потік розплавленого матеріалу й, таким чином, гранулювання розплавленого матеріалу, - грануляційний резервуар для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу, - модуль, що осушує, насамперед модуль, що осушує із ротаційним фільтруючим барабаном. Установка відрізняється: - паро-збиральним ковпаком, розташованим вище модуля, що осушує, і - відвідним пристроєм для відводу пари з ковпака, конденсації пари й випуску конденсованої пари, причому відвідний пристрій має вхідний отвір і вихідний отвір, причому, відвідний пристрій за допомогою його вхідного отвору приєднаний до паро-збирального ковпака, а його вихідний отвір розміщений для відводу конденсованої пари в атмосферу. Відповідно до кращого варіанту здійснення забезпечується грануляційна установка 10 для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці, причому грануляційна установка містить: - водо-інжекційний пристрій 20 для інжекції грануляційної води в потік 14 розплавленого матеріалу й, таким чином, гранулювання розплавленого матеріалу, - грануляційний резервуар 18 для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу, і відрізняється - паро-збиральним ковпаком, розташованим над водо-інжекційним пристроєм, - відвідним пристроєм для відводу пари з ковпака, конденсації пари й випуску конденсованої пари в атмосферу, причому відвідний пристрій 38 має вхідний отвір 40, розміщений для з'єднання з ковпаком 24 так, щоб відводити пару з ковпака, і вихідний отвір, розміщений для відводу конденсованої пари в атмосферу. З метою подолання вищезгаданої проблеми, даний винахід пропонує відвідний пристрій для вибіркового відводу й конденсації пари без використання конденсаційної вежі й водних розпилювачів. Відвідний пристрій має вхідний отвір, розміщений для з`єднання з парозбиральним ковпаком, і вихідний отвір, розміщений для випуску повністю конденсованої пари. На противагу відомим системам, ця система працює без використання яких-небудь водних розпилювачів. Пара конденсується не в конденсаційній вежі, а у відвідному пристрої. На противагу пристрою згідно W02012/079797 A1, даний пристрій, що відводить не тільки відводить пару й випаровування із грануляційного устаткування і конденсує їх поза установкою без використання водо-інжекційних пристроїв, але він також конденсує відведену пару й випаровування таким чином, що суттєво зменшується вплив на навколишнє середовище. Дійсно, ці пари можуть містити сполуки сірки, аналогічні H2S і т.п., які, згідно даного винаходу, розчиняються у воді. На противагу пристрою EP 0 573 769, ця установка обробляє пару й забруднене повітря, генеровані як у процесі гранулювання, так і пару й забруднене повітря, генеровані в процесі осушення в окремих модулях. Було виявлено, що пара й забруднене повітря, генеровані в процесі гранулювання й у процесі осушення, суттєво відрізняються одне від одного, не тільки за об`ємом, за часом, але також і за якістю. Дійсно, оскільки для очищення фільтруючих стінок 2 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ротаційного барабана модуля, що осушує, використовуються більші об`єми стисненого повітря, генеровані в установці, що осушує, пара і забруднене повітря є розведеними. Коли цю суміш підводять до конденсаційної вежі, процес конденсації може бути порушений, оскільки пара розведена використовуваним повітрям для очищення барабана, що осушує, і тому, конденсація пари в кожусі є недостатньою для підтримки в цьому замкненому об`ємі постійних умов часткового вакууму. Суміш пари й повітря може, у результаті, протікати назад до грануляційної установки, що приводить до перерахованих вище недоліків, тобто до поганої видимості в ливарному відділенні й до утворення часток шлаку, що мають малу щільність (так званого "попкорну"). У пристрої EP 0 573 769 пара конденсується за допомогою водних розпилювачів у змонтованому в конденсаційній вежі кожусі, тоді як у установці, що є предметом даної заявки, пара конденсується не за допомогою водних розпилювачів і конденсується не в конденсаційній вежі/ковпаку, але в пристрої, що відводить. Хоча використовувані пристрої, що відводять, можуть бути подібними, але працюють вони по-іншому. Дійсно, в EP 0 573 769 пристрій, що відводить, використовується для створення умов часткового вакууму в кожусі. Цей частковий вакуум підсилюється за рахунок того, що пара конденсується, тобто газ перетвориться в рідину. пристрій, що відводить, таким чином, не використовується або використовується тільки в незначній мірі для конденсації пари, оскільки пара конденсується в конденсаційній вежі шляхом розпилення води на низхідний потік пари й забрудненого повітря усередині кожуха. На противагу пристроям згідно W02012/079797 A1 і EP 0 573 769, даний відвідний пристрій не тільки відводить пару й випаровування із пристрою гранулювання, але він також конденсує відведену пару й випаровування таким чином, що суттєво зменшується вплив на навколишнє середовище. Дійсно, ці пари можуть містити сполуки сірки, аналогічні H 2S і т.п., які, згідно даного винаходу, розчиняються у воді. Установка є сумісною з порівняно низькими інвестиційними витратами з існуючими конструкціями грануляційного устаткування. При гранулюванні шлаку завжди виробляються невеликі об'єми водневого газу. Було виявлено, однак, що в процесі гранулювання шлаків при деяких обставинах можуть бути утворені істотні об`єми водневого газу. Насправді, гарячий рідкий шлаки може містити залізо, а в контакті з гарячим залізом, що міститься в шлаку, молекули води можуть розпадатися на водень і кисень. Цей водневий газ є надзвичайно вибухонебезпечним і повинен бути відведений із зони гранулювання для запобігання якого-небудь накопичення такого газу в безпосередній близькості від гарячого шлаку. При певних обставинах така суміш може загорітися, що може спричинити пожежу або вибух. Обчислення показали, що в процесі гранулювання виробництво 3 3 водню може знаходитися в межах приблизно від 0,5 м H2 у хвилину до 8 м H2 у хвилину, залежно від вмісту заліза в шлаках і діаметра одержуваних гранул. Установка, як вона описана в W02012/079797 A1, у деяких випадках може виявитися нездатною до усунення цієї загрози пожежі або вибуху, оскільки вхідний отвір вивідної труби розташований в нижній зоні конденсаційної вежі, а водневий газ, будучи легше повітря, неминучим чином накопичується у верхній зоні конденсаційної вежі, і тим самим не може бути відведений пристроєм, як це описано в W02012/079797 A1. З метою забезпечення вибіркового відводу за бажанням або по потребі пристрій, що відводить, переважно, обладнаний довільним придатним пристроєм для керування витратою пари й/або газу через пристрій, що відводить. Переважно пристрій, що відводить, містить вакуумний насос і, насамперед, ежекторний струменевий насос, який створює вакуум за допомогою ефекту Вентурі. Такий ежекторний струменевий насос відноситься до типу насоса, у якому використовується ефект Вентурі в соплі Лаваля для перетворення енергії тиску рушійного текучого середовища в кінетичну енергію, що створює зону низького тиску, яка затягує й захоплює усмоктуване текуче середовище. Після проходження через горловину інжектора змішане текуче середовище розширюється, а його швидкість зменшується, що приводить до вторинного стискання змішаних текучих середовищ за рахунок перетворення кінетичної енергії назад в енергію тиску. У цьому випадку рушійне текуче середовище представлене водою, а усмоктуване текуче середовище, що захоплюється, представлене парою і/або сумішшю пари й водневого газу. У процесі роботи насоса відведена пара конденсується й змішується з водою, яка приводить насос у дію. Будь-які сірчані сполуки, що містяться в парі, також розчиняються у воді й нейтралізуються. H 2S і SO2 розчиняються у воді. Обчислення показали, що необхідно близько 385 літрів води для розчинення H 2S пари, що міститься в одній тонні, і близько 142 літрів необхідно для повного розчинення SO 2 пари, що міститься в одній тонні. 3 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований пристрій, що відводить, має безперечну перевагу надійного відводу будьякої пари й водню з устаткування для гранулювання, і тим самим значного підвищення експлуатаційної безпеки. Крім того, запропонований пристрій, що відводить, уможливлює конденсацію відведеної пари, а також розчинення й нейтралізацію сірковмісних сполук у воді, що зменшує тим самим вплив устаткування на навколишнє середовище. Інша перевага вищеописаного пристрою полягає в тому, що установка може бути розроблена із системою конденсації меншого масштабу, тобто без конденсаційної вежі. Тим самим забезпечується значна економія капітальних і експлуатаційних витрат. Фактично, обладнана запропонованим пристроєм, що відводить, установка є здатною до обробки повного парового потоку, відповідного до витрати шлаку приблизно 6 т/хв. Як показано далі, конструкція пристрою, що відводить, запобігає надлишковому тиску в грануляційній установці й надійно перешкоджає виносу пари назад у ливарне відділення. Переважні варіанти установки задані в залежних пунктах. Як буде зрозуміло, не будучи цим обмеженою, запропонована установка підходить, насамперед, для установки доменної печі. Короткий опис креслень Більш докладна інформація й переваги даного винаходу є очевидними з наступного деталізованого опису декількох не обмежуючих варіантів здійснення з посиланнями на прикладені креслення, з яких: Фіг. 1 є принциповою блок-схемою варіанта здійснення грануляційної установки, обладнаної відповідною до винаходу системою для конденсації пари; Фіг. 2 показує відому грануляційну установку відповідно до відомого рівня техніки. Ідентичні посилальні позначення використовуються скрізь на кресленнях для ідентифікації структурно або функціонально подібних елементів. Опис переважних варіантів здійснення Для ілюстрації варіанта здійснення даного винаходу, фіг. 1 показує схематичну представлення грануляційної установки 10, розробленої для гранулювання шлаків в установці доменної печі (установка не показана). В основному, установка 10, таким чином, служить для дроблення потоку розплавленого шлаку 14 з доменної печі шляхом його гасіння за допомогою одного або декількох струменів 12 порівняно холодної грануляційної води. Як показано на фіг. 1, потік розплавленого шлаку 14, що неминуче зливається разом з первинним чавуном з доменної печі, випадає з наконечника 16 гарячої шлакової ринви в грануляційний резервуар 18. Під час виконання операції, струмені грануляційної води 12, зроблені за допомогою водоінжекційного пристрою 20 (найчастіше також називаного "вдувним коробом"), і подавані за допомогою одного або декількох паралельних насосів високого тиску (не показані), співударяються з розплавленим шлаком 14, що випадають із наконечника 16 гарячої шлакової ринви. Придатна конфігурація водо-інжекційного пристрою 20 описана, наприклад, у заявці на патент WO 2004/048617. У більш старих грануляційних установках (не показані, але охоплені), розплавлений шлаки падає від гарячої шлакової ринви на холодну шлакову ринву, причому струмені грануляційної води із подібного водо- інжекційного пристрою захоплюють потік на холодній шлаковій ринві до грануляційного резервуара. Незалежно від конструкції, гранулювання відбувається при зіткненні струменів 12 грануляційної води з потоком розплавленого шлаку 14. У результаті гасіння розплавлений шлак 14 розбивається на "гранули" із зерновими розмірами, які попадають у великий водний об'єм, підтримуваний у грануляційному резервуарі 18. Ці шлакові "гранули" повністю тверднуть у шлаковий пісок за допомогою теплового обміну з водою. Слід зазначити, що струмені 12 грануляційної води спрямовані до водної поверхні в грануляційному резервуарі 18, що тим самим підсилює турбулентність, яка прискорює охолодження шлаку. Як добре відомо, гасіння попередньо гарячого розплаву (> 1000 °C), такого як розплавлений шлак приводить до утворення істотних об'ємів пари (тобто, водних випаровувань). Ця пара звичайно забруднена, серед іншого, газоподібними сірковмісними сполуками. З метою зменшення атмосферного забруднення, випущена у грануляційному резервуарі 18 пара збирається в паро-збиральному ковпаку 24, який розташований по вертикалі над грануляційним резервуаром 18. Цей паро-збиральний ковпак 24 (далі коротко "ковпак 24") обладнаний системою конденсації пари. Як показано на фіг. 1, ковпак 24 є невеликим спорудженням у порівнянні із традиційною конденсаційною вежею, як вона показана на фіг. 2. Ковпак 24 має зовнішній корпус, який є, типово, але не обов'язково, звареною конструкцією з листової сталі. Ковпак 24 має задані висоту й діаметр, величини яких відповідають хвилинній витраті пари, що випускається. 4 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ковпак 24 не містить будь-яких водо-інжекційних пристроїв для конденсації пари, як у звичайній конденсаційній вежі. У процесі роботи пара піднімається від грануляційного резервуара 18 у ковпак 24. Як показано на фіг. 1, змішаний із грануляційною водою затверділий шлаковий пісок відводять у основи грануляційного резервуара 18 через дренажний трубопровід 26. Суміш (пульпу) подають у модуль 28, що осушує. Призначення цього модуля 28, що осушує, полягає у відділенні гранульованого матеріалу (тобто, шлакового піску) від води, тобто в забезпеченні роздільного одержання шлакового піску й технічної води. Придатна по суті конфігурація модуля 28, що осушує, є відомою по існуючих установках INBA® або описана, наприклад, у патенті US 4 204 855, і тому, не розглядається тут більш докладно. Такий модуль, що осушує, містить ротаційний фільтруючий барабан 30, як він описаний більш докладно, наприклад, у патенті US 5 248 420. Для осушення дрібних гранул затверділого розплаву також може бути використаний й будь-який інший статичний або динамічний пристрій. Як показано, крім того, на фіг. 1, накопичувальний резервуар 32 для грануляційної води (найчастіше називаний "резервуаром для гарячої води") пов'язаний з модулем 28, що осушує, для збору відділеної від гранульованого шлакового піску води. У більшості випадків цей накопичувальний резервуар 32 для води спроектований у вигляді осаджувального резервуара з осаджувальним відділенням і з відділенням чистої води (не показано), у яке переливається в значній мірі вивільнена від піску ("чиста") вода. Вода від накопичувального резервуара 32 для води подається через трубопровід 34 до системи 36 охолодження, яка має одну або кілька градірен. Охолоджена технічна вода від системи 36 охолодження повертається через трубопровід 22 до грануляційної установки 10 для повторного використання в процесі. Більш конкретно, холодна вода, переважно, подається у водо-інжекційний пристрій 20 через один живильний трубопровід 22. Живильний трубопровід 22 обладнаний вищезгаданим насосом (-ами). Хоча така "замкнена" конфігурація для технічної води є кращою, винаходом також охоплені альтернативні розімкнуті контури, у яких воду, що поставляється інжекційними пристроями 20 скидають після використання. Відповідно до переважного аспекту, відповідний до винаходу ковпак 24 обладнано трьома відвідними пристроями 38 для відводу пари й газу з ковпака 24. Ці пристрої 38, що відводять, як схематично показано на фіг. 1, є вакуумними насосами, які функціонально пов'язані з ковпаком 24. Більш конкретно, показано на фіг. 1 пристрій 38, що відводить, має вхідний отвір 40, виконаний для з`єднання з ковпаком 24 таким чином, що створений пристроєм 38, що відводить, вакуум відводить будь-які гази й/або пари, що містяться в ковпаку 24. Такий пристрій 38, що відводить, переважно, містить вакуумний насос, також називаний ежекторним струменевим насосом, який використовує кінетичну енергію однієї рідини для створення потоку іншої рідини, і діє на основі базових принципів гідрогазодинаміки.Ежекторні струменеві насоси містять збіжне сопло, корпус і дифузор, а своїм зовнішнім виглядом нагадують сифони. При роботі енергія тиску рушійної рідини перетворюється в кінетичну енергію за допомогою збіжного сопла. Одержаний високошвидкісний потік рідини захоплює усмоктуване текуче середовище. Повне змішування рушійної рідини й усмоктуваного текучого середовища відбувається в корпусі й дифузорній секції. Суміш рідини/текучого середовища потім, після проходження через дифузор, перетворюється назад до проміжного тиску. Переважно, вхідний отвір 40 пристрою 38, що відводить, розташований поблизу від вершини ковпака 24. Хоча на фіг. 1 зображено три відвідні пристрою 38, мається на увазі, що й інше число таких пристроїв, що відводять, може бути розміщено на ковпаку 24. Такі пристрої 38, що відводять, можуть, наприклад, бути розміщені у вигляді кільця навколо вершини ковпака 24, тобто в одній горизонтальній площині, вони можуть бути розміщені у вертикальній площині, тобто одне вище одного, або рядами, одне вище одного, навколо вершини ковпака 24. Показана на фіг. 1 конструкція пристрою 38, що відводить, може без зусиль підтримуватися несучою структурою зовнішнього корпуса й/або, при бажанні, частково або повністю бути підвішеною до несучої структури ковпака 24. Відповідно, відсутня яка-небудь потреба в додатковій несучій конструкції або в значній товщині стінок ковпака 24. У показаному на фіг. 1 варіанті здійснення пристрої 38, що відводять, розташовані поза ковпаком, але зрозуміло, що такий пристрій (-ої) 38, що відводить може також бути розміщено й усередині ковпака 24. Відвідний пристрій 38 приєднаний до трубопроводу водопостачання, і вода в цьому живильному трубопроводі 42 використовується для приведення в дію пристроїв 38, що відводять, і створення вакууму для відводу пари й газів, що містилися в ковпаку 24, а також для конденсації пари й змішування сконденсованого пари й газу з водою, використовуваною для 5 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 приведення в дію пристроїв 38, що відводять, . Для малорозмірної конденсаційної системи 3 може бути необхідно приблизно 10-20 м /год. води під тиском приблизно 4 бар. Для більшої 3 системи може бути необхідно приблизно 300 м /год. води під тиском приблизно 4 бар. Насамперед, як стане більш очевидним нижче, пристрій 38, що відводить, забезпечує відвід і конденсацію пари, так само як відвід будь-яких небажаних газів, таких як водень із ковпака 24. Оскільки пристрій 38, що відводить, не вимагає будь-якого електропостачання, а також не містить будь-яких деталей, що рухаються, небезпека створення іскор або гарячих поверхонь відсутня, і загроза пожежі або вибуху, таким чином, усунута. Крім того, оскільки пристрій 38, що відводить, не вимагає будь-якого електропостачання, монтаж такого пристрою є простим і маловитратним. Очевидно, що придатне завдання розмірів залежно від числа пристроїв 38, що відводять, задає об`єм пари й газу, який може бути надійно відведений через пристрій 38, що відводить (без небезпеки протитечії пари). У випадку установки 10, виконаної для роботи зі шлаками доменної печі відповідні пристрої 38, що відводять, легко забезпечують витрати, що дозволяє відводити й компенсувати пару, генеровану у процесі грануляції шлаків в об'ємі 4-6/хв. Потрібно приблизно чотири великі ежектори довжиною приблизно 6 м для відводу об`єму пари, виробленої при гранулювання з витратою приблизно 4-6 т/хв. при повному споживанні води 3 ежекторами 1000 м /год. Так чи інакше, виробництво пари для виробництва 1-2 т/хв. шлаку може бути оброблено за допомогою трьох ежекторів середнього розміру, що споживають 3 приблизно 200-600 м /год. води. Витрата, що приділяється з ковпака 24 через пристрій 38, що відводить, газу/пари безпосередньо залежить від витрати й тиску води, використовуваної для приведення в дію пристрою 38, що відводить. Подібний клапану (не показане) пристрій керування для регулювання витрати й/або тиску води, використовуваної для приведення в дію пристрою 38, що відводить, може, таким чином, бути використаний для регулювання витрати газу/пари, що приділяється з ковпака 24. Вода із трубопроводу 42, яка використовується для приведення в дію пристрою 38, що відводить, змішується в пристрої 38, що відводить, з парою, відведеною з ковпака 24. Пара конденсується, а будь-які відведені гази, щонайменше, частково розчиняються у воді й приділяються до системи охолодження через трубопровід 44, що відводить. У даному конкретному випадку, як зображено на фіг. 1 трубопровід 44, що відводить, направляє воду із пристрою 38, що відводить, до нижньої частини системи 36 охолодження. За рахунок цього забезпечений відвід будь-якого водневого газу з ковпака 24 до місця розташування, яке розташовано на великій відстані від грануляційної установки, таким чином, що усувається небезпека пожежі й вибуху в грануляційній установці. В інших варіантах здійснення трубопровід 44 може також бути приєднано до дренажного трубопроводу 26, і транспортовано до системи охолодження 56 також і воду від пристрою 42 охолодження води. З метою забезпечення ефективної конденсації й мінімального забруднення при будь-яких витратах пристрої 38, що відводять, на фіг. 1 обладнані вищезгаданим пристроєм керування. Цей пристрій керування служить для "відключення" пристрою 38, що відводить, тобто для перекриття або, щонайменше, значного обмеження витрати води, використовуваної для приведення в дію пристрою 38, що відводить, щоразу, коли грануляційна установка 10 працює при номінальній або ще більш низькій витраті. Інакше кажучи, пристрій керування використовується для вибіркового відводу пари через пристрій 38, що відводить, тільки тоді, коли це є необхідним або бажаним залежно від фактично генерованого об'єму пари й/або залежно від вмісту/концентрації водню в ковпаку 24. У звичайній системі, як вона показана на фіг. 2, щоразу, коли витрати розплаву перевищують продуктивність ковпака 24, досвід вказує на серйозну небезпеку протитечії (зворотного потоку) пари, наприклад, у гарячу шлакову ринву й навіть у ливарне відділення (не показано) нагору по потоці від наконечника 16 шлакової ринви. Навіть при використанні клапанів скидання надлишкового тиску, що забезпечують деякий опір протитечії у верхній кришці, а також внутрішнього ковпака, як вони показані на фіг. 2, небезпека протитечії усе ще зберігається. У відомому способі внутрішній ковпак (показаний на фіг. 2) виконаний, головним чином, для ущільнення вежі проти входження "неправильного" атмосферного повітря. На противагу такої звичайної конструкції, запропонований пристрій 38, що відводить, надає надійне рішення для безпечного відводу й конденсації будь-яких об`ємів пари. Слід розуміти, що об`єми пари, генеровані в процесі гранулювання, суттєво варіюються, наприклад, у випадку піків розплавленого шлаку внаслідок проблем з леткою доменною піччю. Виробництво розплавленого матеріалу в рамках металургійних процесів типово є циклічним, і зазнає значним коливанням з погляду вироблених матеріальних потоків. Наприклад, у процесі операції по 6 UA 115816 C2 5 10 15 20 25 випуску металу з доменної печі витрата шлаків далека від постійної. Він показує пікові значення, які можуть більш ніж у чотири рази перевершувати витрату шлаків, усереднену по повній тривалості операції по випускові металу. Такі піки відбуваються, епізодично або регулярно, протягом коротких проміжків часу, наприклад, декількох хвилин. Подібний пристрій 46, що відводить, може бути використаний для обслуговування додаткових завдань по відводу. Насамперед модуль 28, що осушує, має паро-збиральний ковпак 48 над барабаном 30, що осушує. Відвідний пристрій 46 може бути розміщений для відсмоктування пари й газу з модуля 28, що осушує і/або з паро-збирального ковпака 48. Особливість із використанням двох окремі ковпаків дозволяє краще пристосовуватися до різних об'ємів і якості пари, виробленої, з одного боку, у грануляційній установці й, з іншого боку, у модулі, що осушує. Крім того, у деяких випадках модуль, що осушує, може бути розташований досить віддалено від грануляційної установки таким чином, що в такому випадку не представляється можливим обробляти пару й забруднене повітря в конденсаційній вежі, як це запропоновано в EP 0 573 769. Ця конфігурація має перевагу належного відводу пари й газу з модуля 28, що осушує і конденсації пари, що тим самим зменшує проблеми з видимістю в околиці модуля 28, що осушує, і установки 10 у цілому. Переважно відвідні пристрій (-ої) 38, 46, приєднаний (-і) до контролера, який може бути вбудований у систему керування виробничим процесом усього устаткування. Контролер управляє віддаленим керованим автоматичним клапаном, приєднаним до вихідного отвору насоса, який живить пристрій 38, 46, що відводить (-ять). Відповідно, шляхом керування відкриванням і закриванням клапана, контролер управляє функціонуванням пристрою (пристроїв) 38, 46, що відводить для вибіркового обмеження або дозволу проходу пари й газу через пристрій, що відводить. На закінчення необхідно відзначити, що даний винахід не тільки забезпечує істотне підвищення експлуатаційної безпеки на основі використання води грануляційної установки 10, насамперед, для шлаків доменної печі. Крім того, винахід забезпечує надійну роботу при зменшених капітальних і експлуатаційних витратах. 7 UA 115816 C2 5 10 15 20 СПИСОК ПОСИЛАЛЬНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 10 - грануляційна установка; 12 - струмені води; 14 - потік розплаву; 16 - наконечник гарячої шлакової ринви; 18 - грануляційний резервуар; 20 - водо-інжекційний пристрій; 22 - живильний трубопровід (до 20); 24 - паро-збиральний ковпак; 26 - дренажний трубопровід; 28 - модуль, що осушує; 30 - ротаційний фільтруючий барабан; 32 - накопичувальний резервуар для води; 34 - трубопровід; 36 - система охолодження; 38 - відвідний пристрій; 40 - вхідний отвір; 42 - живильний трубопровід; 44 - відвідний трубопровід; 46 - відвідний пристрій; 48 - паро-збиральний ковпак. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Грануляційна установка (10) для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці, причому грануляційна установка містить: - водоінжекційний пристрій (20) для інжекції грануляційної води в потік розплавленого матеріалу (14) і, таким чином, гранулювання розплавленого матеріалу, - грануляційний резервуар (18) для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу, - модуль, що осушує, насамперед модуль (28), що осушує, з ротаційним фільтруючим барабаном (30), яка відрізняється - розташованим над модулем (28), що осушує, парозбиральним ковпаком (48), і - розміщеним поза ковпаком (48) відвідним пристроєм (46) для відводу пари й газів з ковпака (48), конденсації пари й випуску конденсованої пари й газів, причому пристрій, що відводить, має вхідний отвір і вихідний отвір, причому відвідний пристрій за допомогою його вхідного отвору приєднаний до парозбирального ковпака (48), а його вихідний отвір розміщений для відводу конденсованої пари й газів в атмосферу. 2. Грануляційна установка (10) для гранулювання розплавленого матеріалу, виробленого в металургійній установці, причому грануляційна установка містить: - водоінжекційний пристрій (20) для інжекції грануляційної води в потік розплавленого матеріалу (14) і, таким чином, гранулювання розплавленого матеріалу, - грануляційний резервуар (18) для збору грануляційної води й гранульованого матеріалу, яка відрізняється - розташованим над водоінжекційним пристроєм (20) парозбиральним ковпаком (24), - розміщеним поза ковпаком (48) відвідним пристроєм (38) для відводу пари й газів з ковпака, конденсації пари й випуску конденсованої пари в атмосферу, причому пристрій (38), що відводить, має вхідний отвір (40), розміщений для з’єднання з ковпаком (24) так, щоб відводити пару й гази з ковпака, і вихідний отвір, розміщений для відводу конденсованої пари й газів в атмосферу. 3. Грануляційна установка (10) за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що пристрій (38, 46), що відводить, обладнаний пристроєм для керування вибірковим відводом пари через відвідний пристрій (38, 46), що насамперед регулювальним пристроєм для регулювання витрати відвідного пристрою (38, 46). 4. Грануляційна установка (10) за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що пристрій, що відводить (38, 46) містить ежекторний струменевий насос, який створює вакуум за допомогою ефекту Вентурі. 5. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відвідний пристрій (38) розміщений поза ковпаком (24, 48). 8 UA 115816 C2 5 10 15 6. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що пристрій (38, 46), що відводить, приєднаний до водного живильного трубопроводу (42). 7. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що пристрій (38, 46), що відводить, містить пристрій керування, що регулює витрату й/або тиск води, використовуваної для приведення в дію пристрою (38, 46), що відводить. 8. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що конденсовану пару відводять до системи (36) охолодження або подібного. 9. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, що містить, крім того, датчик, що вимірює вміст водню й/або вміст пари, причому датчик розміщений у ковпаку (24, 48). 10. Грануляційна установка (10) за одним із попередніх пунктів, що містить, крім того, контролерний пристрій, який приєднаний для приведення в дію ущільнюючого пристрою в такий спосіб, щоб вибірково обмежувати або дозволяти прохід пари й газу через пристрій (38, 46), що відводить. 11. Установка доменної печі, що містить грануляційну установку (10) за одним із попередніх пунктів. 9 UA 115816 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Steam condensation system for a granulation installation

Автори англійською

Kappes, Horst, Schweitzer, Marc, Mathieu, Tommy

Автори російською

Каппес Хорст, Швайтцэр Марк, Матье Томми

МПК / Мітки

МПК: F27D 15/02, C21B 3/08

Мітки: система, конденсації, грануляційної, пари, установки

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/12-115816-sistema-kondensaci-pari-dlya-granulyacijjno-ustanovki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Система конденсації пари для грануляційної установки</a>

Подібні патенти