用于粒化设备的蒸汽冷凝系统的制作方法_2

文档序号:9602131阅读:来源:国知局
该混合 物可能点燃并且后果可能是爆炸或者火灾。计算表明,在进行粒化期间,取决于炉渣的铁含 量和所产生的颗粒的直径,氢气产量可以在约0. 5m3H2/min与8m3H2/min之间变化。
[0032] 如在W02012/079797A1中所描述的设备在某些情况下可能并不适于消除火灾或 爆炸的隐患,原因在于烟囱的入口位于冷凝塔的下部区域中,而比空气轻的氢气气体将不 可避免地积聚在冷凝塔的上部区域中,因而不会被W02012/079797A1中描述的装置排放。
[0033] 为了允许所期望或者所需要的排放,排放装置优选地配备有用于控制蒸汽和/或 气体通过排放装置的流量的任何合适装置。
[0034] 优选地,排放装置包括真空栗,特别是借助于文丘里效应产生真空的喷射式射流 栗。这种喷射式射流栗是这样一种类型的栗,其使用缩放型喷嘴的文丘里效应将运动流体 的压力能转换为速度能,这形成了抽入并吸入抽吸流体的低压区域。在通过注入器的喉道 之后,混合流体膨胀并且速度减小,这引起通过将速度能转换回压力能而对混合流体进行 再压缩。在该特定情况下,运动流体为水,并且所吸入的抽吸流体为蒸汽和/或蒸汽与氢气 气体的混合物。在栗操作期间,所排放的蒸汽冷凝并与驱动所述栗的水混合。包含于蒸汽 中的任何硫化合物还将溶解在水中并发生中和。H2S和S02将溶解在水中。计算表明,需要 约3851的水以溶解包含在总共1吨蒸汽中的H2S,以及需要约1421的水以溶解包含在总共 1吨蒸汽中的全部S02。
[0035] 所提出的排放装置具有无可争议的优点,S卩,从粒化设备安全地排放任何蒸汽和 氢气,从而显著增加操作安全性。此外,所提出的排放装置允许使所排放的蒸汽冷凝,并且 使包含硫的化合物在水中溶解并发生中和,因而降低设备的环境影响。
[0036] 上述装置的另一优点是,设备可以被设计为具有较小的冷凝系统,即不具有冷凝 塔。从而能够显著节约资本和运营开支。事实上,配备有所提出的排放装置的设备能够处 理与约6t/min的炉渣流量相对应的总蒸汽流。如将进一步理解的,排放装置的设计避免了 粒化设备内部的超压,并且安全地阻止蒸汽回流到铸造浇铸场内。
[0037] 在从属权利要求中限定了设备的优选实施例。如将理解的,所提出的设备特别适 用于高炉设备,但并不限于应用于高炉设备。
【附图说明】
[0038] 参照附图、根据以下若干非限制性实施例的详细描述,本发明的另外的细节和优 点将是显而易见的,附图中:
[0039] 图1是根据本发明的配备有蒸汽冷凝系统的粒化设备的实施例的示意性简图;
[0040] 图2示出了根据现有技术的已知粒化设备。
[0041] 贯穿附图使用相同的附图标记来表示在结构上或功能上类似的元件。
【具体实施方式】
[0042] 为了说明本发明的实施例,图1示出了设计用于高炉设备(该高炉设备未示出) 中的炉渣粒化的粒化设备10的示意图。一般而言,设备10因而用于通过利用相对冷的粒 化水的一个或多个喷射流12对熔融的高炉炉渣流进行淬火来使该炉渣流粒化。如图1所 示,不可避免地与生铁一起从高炉流出的熔融炉渣流14从热熔融物流槽末端16落入粒化 罐18内。在操作期间,粒化水的喷射流12撞击到从热流槽末端16落下的熔融炉渣14上, 所述粒化水的喷射流是通过由一个或多个平行的高压栗(未示出)经由供应管道22供给 的注水装置20(通常还称为"喷水盒")产生的。注水装置20的合适配置为例如在专利申 请TO2004/048617中所描述的。在旧式粒化设备(未示出但被包括)中,熔融炉渣从热流 槽落到冷流槽上,其中来自类似注水装置的粒化水的喷射流在冷流槽上产生朝向粒化罐的 流。无论该设计如何,当粒化水喷射流12撞击到熔融炉渣流14上时实现粒化。
[0043] 凭借淬火,熔融炉渣14分裂成晶粒尺寸的"颗粒",所述颗粒落入保持在粒化罐18 内的大量水中。通过与水进行热交换,这些炉渣"颗粒"完全凝固成为炉渣砂。可以注意到 的是,粒化水的喷射流12指向粒化罐18中的水面,从而加强了湍流,该湍流使炉渣的冷却 加速。
[0044] 众所周知,对最初热熔融物(>1000°C)(诸如熔融炉渣)的淬火产生大量蒸汽(即 水蒸气)。该蒸汽通常被污染,尤其是被气态硫化合物污染。为了降低大气污染,将粒化罐 18中释放的蒸汽收集到竖直位于粒化罐18上方的蒸汽收集罩24中。该蒸汽收集罩24 (下 文中简称为"罩24")配备有蒸汽冷凝系统。如图1所示,相比于如图2所示的传统冷凝塔, 罩24是较小的结构。罩24具有外壳,该外壳通常(但不必一定)为焊接钢板构造的。罩 24具有针对每分钟所散发的蒸汽体积而制定的一定高度和直径。
[0045] 罩24不包含如传统冷凝塔中的用于使蒸汽冷凝的任何喷水装置。
[0046] 在操作期间,蒸汽从粒化罐18上升到罩24内。
[0047] 如图1所示,在粒化罐18的底部处,经由排出管道26排放与粒化水混合的凝固炉 渣砂。混合物(浆)被输送至脱水单元28。该脱水单元28的目的是将经粒化的材料(即 炉渣砂)与水分离,即,使得能够单独回收炉渣砂和处理水。根据现有的INBA?设备或 者例如在美国专利第4204855号中所描述的,脱水单元28的合适的常规配置是公知的,因 此此处不再赘述。这样的脱水单元包括旋转滤筒32,例如在美国专利第5248420号中较详 细描述的。也可以使用用于使细小的凝固熔融物颗粒脱水的任何其他静态或者动态装置。 如在图1中进一步示出的,粒化水回收罐32(通常称为"热水罐")与脱水单元28相关联, 以用于收集与经粒化的炉渣砂分离的水。在大多数情况下,该水回收罐32被视为沉淀罐 (settlingtank),该沉淀罐具有沉淀隔间和在很大程度上无沙("干净")的水流入其中的 干净水隔间(未示出)。来自水回收罐32的水通过管道34被输送至具有一个或多个冷却 塔的冷却系统36。
[0048] 来自冷却系统36的被冷却的处理水经由管道22输送回至粒化设备10,以用于在 处理中重复使用。更具体地,冷水优选地经由一个供应管道22被输送至注水装置20。供 应管道22配备有(一个或多个)前述的栗。尽管这样的用于处理水的"闭路"配置是优选 的,然而还可以包括开路替选方案,其中供应至注水装置20的水在使用之后丢弃。
[0049] 应理解,根据一方面,根据本发明的罩24配备有三个排放装置38,用于从罩24排 放蒸汽和气体。如在图1中示意性示出的,这些排放装置38为与罩24操作地相关联的真 空栗。更具体地,图1中示出的排放装置38具有入口 40,该入口 40被布置为与罩24连通, 使得由排放装置38产生的真空将排放包含在罩24内的任何气体和/或蒸汽。
[0050] 优选地,这种排放装置38包括也被称为喷射式射流栗的真空栗,该喷射式射流栗 利用一种液体的动能使另一种液体流动并且基于流体动力学的基本原理进行操作。喷射式 射流栗包括收缩喷嘴、本体和扩散器,并且外观上类似虹吸装置。在操作中,通过收缩喷嘴 将运动液体的压力能转化为速度能。然后,高速液体流产生抽吸流体。在本体和扩散部内 进行运动液体和抽吸流体的完全混合。然后,液体/流体的混合物在通过扩散器之后转化 回中间压力。
[0051] 排放装置38的入口 40优选地位于罩24的顶部附近。
[0052] 尽管在图1中示出了三个排放装置38,但要理解的是,可以在罩24上安装不同数 量的这种排放装置。例如,这样的多个排放装置38可以围绕罩24的顶部以环的形式进行 安装,即安装在同一平面内,排放装置可以围绕罩24的顶部安装在竖直平面内,即一个在 另一个上方,或者围绕罩24的顶部成行地安装,其中一行在另一行上方。
[0053] 利用如图1所示的设备,排放装置38能够容易地由罩24的外壳的结构支撑,和/ 或如果需要的话,排放装置部分或完全悬置于罩24的结构。因此,罩24不需要额外的支承 结构或者较大的壁厚。
[0054] 在图1所示的实施例中,排放装置38位于罩24外部,但清楚的是,(一个或多个) 这种排放装置38也可以安装在罩24内部。
[0055] 排放装置38连接至供水管道,并且在该供水管道42内的水用于驱动所述排放装 置38,并产生真空以排放包含在罩24内的蒸汽和气体并且使蒸汽冷凝以及将所冷凝的蒸 汽和气体与用于驱动所述排放装置38的水混合。对于小型冷凝系统,可能需要约4巴的压 力下的约l〇-2〇m3/h的水。对于较大的系统,可能需要约4巴的压力下的最高达约300m3/h 的水。
[0056] 具体地,如将在下面变得更加明显的,排放装置38使得能够对蒸汽进行排放和冷 凝并且能够对来自罩24的任何不期望的气体(如氢气)进行排放。由于排放装置38既不 需要任何电力也不包含任何运动部件,所以不会存在产生火花或热表面的隐患并因此消除 了火灾或爆炸的隐患。
[0057] 此外,由于排放装置38不需要任何电力,所以容易以较低的成本实现这种装置的 安装。
[0058] 如将要理解的,分别适当地制定排放装置38的数量这种行
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