Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ГРАНУЛЯЦИИ РАСПЛАВА ШЛАКА

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в припечной грануляции расплава шлака.

Известна установка для грануляции расплавленного шлака, (SU 529132, публ. 25.09.1976 г.) [1]. Установка содержит шлаковый желоб, под желобом расположен гидрогранулятор и приемный бункер-отстойник с переливным устройством, шлаковый эрлифт с камерой. Эрлифт соединен с обезвоживателем карусельного типа, а под переливным устройством расположена камера осветленной воды. Камера осветленной воды соединена насосами с гидрогранулятором. К недостаткам этой установки относится низкая надежность работы насосов в загрязненной воде и отсутствие охлаждения оборотной воды. Из-за большого содержания взвешенных частиц часто выходят из строя сальники насосов, изнашиваются рабочие колеса и другие элементы водяного тракта. Кроме того, насосный узел занимает отдельное помещение, что требует больших капитальных затрат. При высокой температуре воды (до 100°С) его сложно обслуживать и обеспечивать безопасность.

Наиболее близким аналогом к изобретению является установка для гранулирования расплавленного шлака (SU 961287, публ. 23.06.1986 г.) [2]. Установка содержит шлаковый желоб, расположенный под ним гидрогранулятор, шлаковый эрлифт с камерой. Камера шлакового эрлифта соединена в нижней части наклонным каналом с бункером-отстойником, через переливную стенку - с камерой осветленной воды. В камере осветленной воды установлен водяной эрлифт, а в камере шлакового эрлифта - опускная труба с открытыми торцами. Верхний торец опускной трубы расположен выше переливной стенки, а нижний - выше наклонного канала. Бункер-отстойник в верхней части на уровне переливной стенки выполнен с отверстием, соединенным с опускной трубой.

При относительно небольшом заглублении водяного эрлифта, наблюдается его недостаточная эффективность. Для обеспечения необходимого давления воды перед гранулятором требуется большее заглубление эрлифта и, соответственно, увеличение капитальных затрат. Давление подпиточной воды, доходящей до 500-600 кПа в трубопроводе и низкая температура ее (20-25°С) для охлаждения воды, непосредственно подаваемой в гранулятор, не используются.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении экономичности работы водяного эрлифта путем использования имеющегося потенциала подпиточной воды для охлаждения грануляционной воды и ее давления для эжектирования оборотной воды перед всасом водяного эрлифта.

Заявлена установка для грануляции расплава шлака, содержащая шлаковый желоб, гидрогранулятор, обезвоживатель карусельный, эрлифт шлаковый, установленный в камере, которая в нижней и верхней части соединена с приемным бункером-отстойником шлака, камеру осветленной воды, соединенной вверху с камерой шлакового эрлифта, в камере осветленной воды установлен водяной эрлифт с воздушной насадкой и труба подачи подпиточной воды в установку. Установка отличается тем, что выходной конец трубы подачи подпиточной воды подведен к всасу водяного эрлифта соосно, всас водяного эрлифта выполнен в виде сопла Лаваля.

Подведение выходного конца трубы подпиточной воды к всасу водяного эрлифта соосно позволяет использовать имеющийся напор воды (до 600 кПа) для создания дополнительного подпора с тем, чтобы создать дополнительный напор и разогнать всасываемый эрлифтом поток оборотной воды. Это повысит эффективность работы и КПД эрлифта и будет способствовать энергосбережению. Всас водяного эрлифта в виде сопла Лаваля, имеющего сужающиеся и расширяющиеся участки, позволит наиболее эффективно использовать энергию подпиточной воды для создания дополнительного напора перед эрлифтом, что увеличивает и производительность и КПД эрлифта. Кроме того, подпиточная вода имеет температуру 20°С, а оборотная вода - около 90°С. Подача более холодной воды во всас эрлифта обеспечит снижение температуры грануляционной воды, что благоприятно скажется на скорости охлаждения частиц шлака и приведет к повышению их гидравлической активности.

Для наиболее эффективной работы гидрозатвора воздушная насадка водяного эрлифта выполнена с возможностью ввода воздуха по кругу на расстоянии от всаса, составляющим от 1,0 до 1,5 диаметров подъемной трубы, через кольцевую щель шириной от 0,1 до 0,15 диаметра подъемной трубы. Нижняя граница расстояния от всаса для ввода воздуха определяет то, что при пульсациях потока воздух не будет выбиваться через всас обратно в камеру осветленной воды. Верхняя граница этого расстояния ограничена необходимостью максимально эффективного использования имеющегося статического напора воды, соответствующего заглублению, который определяется как высота от уровня воды до кольцевой щели для ввода воздуха. Диапазон изменения ширины кольцевой щели для ввода воздуха определяет равномерность ввода воздуха в подъемную трубу и устойчивость выбранного режима работы эрлифта при минимально допустимом расходе воздуха. Это обеспечивает эффективный энергосберегающий режим эксплуатации данного вида оборудования.

В частном случае исполнения установка снабжена вспомогательным насосом с производительностью, равной от 0,1 до 0,2 производительности водяного эрлифта, насос подсоединен всасом к камере осветленной воды, а напором - к трубе подачи подпиточной воды к всасу водяного эрлифта. Подпиточная вода не может быть произвольно увеличена из-за возможного перелива ее избытка, а вспомогательный насос небольшой производительности увеличивает подачу оборотной воды на всас эрлифта и позволяет поднять эффективность работы и КПД эрлифта за счет незначительных затрат электроэнергии на перекачку оборотной воды. Кроме того, такая схема позволяет повысить надежность системы водоснабжения на грануляцию шлака.

На фиг.1 изображена схема установки, на фиг.2 - фрагмент присоединения трубы подачи подпиточной воды к всасу водяного эрлифта. Установка содержит шлаковый желоб 1, расположенный под ним гидрогранулятор 2, бункер-отстойник 3. Бункер - отстойник 3 соединен с камерой 8 шлакового эрлифта 9 в нижней части наклонным каналом 4, а в верхней части отверстием 6, соединенным с опускной трубой 7. Камера 8 шлакового эрлифта 9 и камера 10 осветленной воды, где установлен водяной эрлифт 11, разделены стенкой 5. Бункер - отстойник 3 снабжен вытяжной трубой 12. Шлаковый эрлифт 9 соединен с обезвоживателем 13 и снабжен трубой водяного взмучивания шлака 14. Водяной эрлифт 11 через водонапорный бак 19 соединен с гидрогранулятором 2 и снабжен трубой 15 подвода подпиточной воды к всасу эрлифта 11. Труба подпиточной воды 15 посредством напорной трубы 16 соединена со вспомогательным насосом 17. Воздушная насадка 20 эрлифта 11 снабжена всасывающим патрубком 21, выполненным в виде сопла Лаваля длиной h_г с образованием зазора δ, представляющего собой кольцевую щель шириной от 0,1 до 0,15 диаметра D подъемной трубы эрлифта 11.

Установка работает следующим образом. Расплавленный шлак поступает по шлаковому желобу 1, раздрабливается водой, вытекающей из гранулятора 2, охлаждается и осаждается в бункере-отстойнике 3. Через нижний наклонный канал 4 граншлак поступает в камеру 8 шлакового эрлифта 9, который перекачивает его в обезвоживатель 13. Образующийся пар отводится вытяжной трубой 12 в атмосферу. Оборотная вода из бункера-отстойника 3 попадает по каналу 4, отверстию 6 и опускную трубу 7 в камеру 8 шлакового эрлифта 9 и через переливную стенку 5 перетекает в камеру 10 осветленной воды, откуда забирается водяным эрлифтом 11 и снова подается через водонапорный бак 19 в гидрогранулятор 2. Подпиточная вода по трубе 15 подается к всасу 21 водяного эрлифта 11, одновременно в воздушную насадку 20 водяного эрлифта 11 поступает сжатый воздух, который через кольцевую щель шириной δ попадает в подъемную трубу эрлифта 11. Вода, поступающая по трубе 15 в сопло Лаваля 21, интенсивно эжектирует оборотную воду во всас эрлифта 11 и таким образом создает дополнительный напор воды, повышающий эффективность работы и КПД эрлифта 11. Одновременно подпиточная вода, подаваемая по трубе 15 прямо во всас эрлифта 11, способствует охлаждению оборотной воды. Следует отметить, что охлаждению воды способствует и сжатый воздух, под действием которого осуществляется движение и подъем воды на необходимую высоту.

Таким образом, основными преимуществами предлагаемой установки являются повышение эффективности работы и КПД эрлифта, дополнительное охлаждение оборотной воды путем смешения с холодной подпиточной водой с одновременным использованием накопленной энергии давления подпиточной воды и дополнительного насоса путем создания эжектирующего эффекта на всасе эрлифта.