Спосіб і пристрій для очищення суміші парів і повітря, забрудненої сірковмісними газами, утвореної при отриманні гранулята шлаку від доменної печі

Изобретение относится к технологии доменных печей, в частности, к способу и устройству для очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами, образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи. Прототипом заявляемого изобретения является способ очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, включающий технологические операции обработки смеси распыленной жидкой средой непосредственно у резервуара гранулирования с последующим дополнительным опрыскиванием водой остаточных паров и газов, выходящих из резервуара гранулирования. Из вышеуказанной заявки также известно устройство для очистки смеси пара и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, содержащее, по меньшей мере, одно распылительное сопло, размещенные над резервуаром гранулирования. В указанной заявке DE указывается на то, что остаточные газы и пары, не удаляемые путем описанной промывки, по внутреннему контуру, выполненному в установке, рециркулируются на распылительную головку. Однако, в указанном литературном источнике не поясняется, каким образом предотвращается избыточное давление в установке, возможно ведущее к бесконтрольному выходу загрязненных газов в окружающую среду. Кроме того, известная система не может применяться в уже существующи х установках. В самом деле вся установка для гранулирования должна иметь конструкцию, обеспечивающую полную герметичность. Таким образом, главный недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет достаточно эффективно очищать загрязненные пары, в особенности при сильно колеблющемся их количестве. Главный недостаток известных установок заключается в том, что они не обеспечивают надежное предотвращение выхода неочищенных паров и газов в атмосферу. В основу изобретения поставлена задача создания улучшенного способа очистки смеси паров и воздуха, образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи и загрязненной серосодержащими газами, обеспечивающего надежное предотвращение бесконтрольного выхода неочищенных воздуха или паров из установки в окружающую среду путем создания разрежения в конденсационной башне и, кроме того, позволяющего эффективно очищать загрязненные пары при сильно колеблющемся их количестве путем поддержания степени разрежения. В основу изобретения поставлена также задача создания устройства для осуществления способа очистки смеси паров и воздуха, образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи и загрязненной серосодержащими газами, в котором соответствующим образом изменена, конструкция конденсационной башни и применено устройство для создания разрежения в башне. Согласно настоящему изобретению, в отношении способа указанная задача решается за счет того, что смесь подают по направленному вверх потоку, затем по направленному вниз потоку при пониженном давлении, подачу распыленной жидкой среды осуществляют параллельно потоку смеси, причем в качестве жидкой среды используют щелочной водный раствор, с помощью которого воздух очи щают и пары конденсируют, с последующим удалением неконденсированных газов в виде напорного и регулируемого потока для создания и сохранения пониженного давления, а отводимые неконденсированные газы подвергают повторной очистке щелочным водным раствором. Задача изобретения также решается в предлагаемом устройстве для очистки смеси паров и воздуха, загрязненной серосодержащими газами и образовавшейся при получении гранулята шлака от доменной печи в установке для гранулирования, содержащем по меньшей мере одно распылительное сопло, причем - устройство содержит закрытую конденсационную башню, размещенную над установкой для гранулирования, служащую для сбора смеси паров и воздуха и включающую, по меньшей мере, одну вертикально размещенную в закрытой башне удлиненную емкость, закрытую на нижнем конце и открытую на верхнем конце, причем сопла установлены в емкости и сообщены с контуром для распределения промывочного щелочного водного раствора, по меньшей мере, одну безнапорную линию для отвода промывочного раствора и конденсата, соединенную с нижним концом емкости, и насос с регулируемым расходом для извлечения неконденсированных газов и сохранения пониженного давления в емкости, сообщенный со всасывающей линией; - насос с регулируемым расходом выполнен в виде водоструйного насоса, в котором обеспечен интенсивный контакт отводимых неконденсированных газов с водным раствором; - напорная линия насоса соединена с закрытым резервуаром дегазации, верхняя часть которого соединена с охладительной башней, а его нижняя часть соединена с отстойником; - насос соединен с зондом для регулирования подачи насоса в зависимости от снижения давления в емкости; - к конденсационной башне посредством дымовой трубы присоединена установка дегидрации; - дымовая труба снабжена заслоночным клапаном для регулирования количества выбрасываемых газов. Смесь паров и воздуха, загрязненную серосодержащими газами и образовавшуюся при гранулировании шлака от доменной печи, подают по направленному вверх потоку. Данное восходящее движение отчасти является конвекцией, но оно усиливается отсосом неконденсированных газов из устройства. Регулируемое динамическое пониженное давление в емкости создается за счет регулируемого отвода неконденсированных газов из ее нижней части. Конденсация пара опрыскиванием водой также содействует обеспечению в емкости пониженного давления. Благодаря данному пониженному давлению, обеспечивается направленный вниз поток смеси паров и газа в емкости. Конденсация паров происходит в результате о хлаждения путем их опрыскивания холодной водой. Удаление серосодержащих газов, включая сероводород и двуокись серы, достигается в результате абсорбции, осаждения и/или окислительно-восстановительных реакций серосодержащих газов в тонкораспыленном щелочном водном растворе. Раствор распыляют в смеси паров и газов при ее опускании в емкости. Таким образом, в емкости создается напорный параллельный поток распыленной воды и газа и паров с открытого верхнего до закрытого нижнего конца емкости. При этом распыленный раствор конденсирует пары, реагирует с серосодержащими газами и одновременно подает неконденсированные газы в нижнюю часть емкости, откуда они отводятся. Не может происходить накопления воздуха и неконденсированных паров, приводящего к обратному потоку, который мешал бы загрязненным парам доходить до зоны конденсации. Таким образом эффективно устранено труднопреодолимое явление, часто встречающееся в известных устройствах. Предлагаемое устройство можно приспосабливать к большинству уже имеющихся установок для гранулирования шлака от доменной печи, причем, с небольшими затратами. В самом деле, в отличие от известного устройства, герметичность установки для гранулирования не требуется. Расход отводимого газа регулируется с поддержанием в устройстве пониженного давления, в любой момент предотвращающего выход загрязненных паров из устройства. При гранулировании шлака от доменной печи количество шлака и, таким образом, и количество образующи хся паров и серосодержащих газов, сильно колеблются. Поэтому устройство для очистки и конденсации должно обеспечивать полный контроль над самыми разными количествами паров и загрязненного воздуха. Согласно настоящему изобретению, такая гибкость в отношении колебаний количества подлежащих очистке загрязненных паров и воздуха достигается за счет регулирования объема отводимого потока загрязненного воздуха из емкости. Согласно предпочтительной форме выполнения настоящего изобретения, насос с регулируемым расходом представляет собой водоструйный насос, осуществляющий повторную промывку неконденсированных газов водным раствором. Таким образом, кислые серосодержащие примеси, возможно имеющиеся в отводимых неконденсированных газах, эффективно удаляются за счет того, что при вы ходе из указанного насоса газы и щелочной раствор турбулентно смешиваются, что способствуе т обмену между обеими фазами. Данная повторная очистка является даже более эффективной, если используемая вода является щелочной. Кроме того, следует подчеркнуть, что водоструйный насос не содержит никаких движущи хся механических элементов и является в особенной степени устойчивым к воздействию коррозионных веществ. Объем потока газа, всасываемого водоструйным насосом, является прямо пропорциональным количеству щелочного раствора, используемого для его эксплуатации. Это приводит к двойному преимуществу, заключающемуся в том, что объем потока отводимого газа можно легко регулировать, и что соотношение между объемом потока отводимого газа и объемом потока щелочного раствора остается более или менее неизменным, что обеспечивает эффективную очистку отводимого газа. Щелочной раствор, используемый для водоструйного насоса, и распыленная зола, собираемая в емкости, предпочтительно подают на водяной контур для охлаждения шлака, т.к. данная вода является богатой известняком. Таким образом, определенная доля серы вместе с дегидрированным гранулятом удаляется из контура охлаждающей воды в виде гипса. Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения, производительность насоса регулируется как функция пониженного давления в емкости, измеряемого с помощью датчика. Таким образом, в емкости поддерживается неизменное пониженное давление даже при колебаниях объема потока паров. Пары и газы, образовавшиеся при гранулировании и дегидрации, очищаются, предпочтительно, в одной конденсационной башне, даже если дегидрация осуществляется в другой установке. Для этого газы и пары из установки дегидрации направляются в конденсационную башню с помощью дымовой трубы, которая снабжена заслоночным клапаном для регулирования объема газа, поступающего в башню. Другие особенности и признаки изобретения вытекают из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылкой на приложенный чертеж (фиг.), на котором схематически представлен предпочтительный вариант выполнения устройства для очистки загрязненных паров, образовавшихся при гранулировании шлака от доменной печи. На чертеже приведено устройство для очистки смеси паров и воздуха. Устройство, содержащее колпак 1, установленный над установкой для гранулирования, основными элементами которой являются канал 2 подачи расплавленного шлака, распылительная головка 3 и охладительный бассейн 4. Верхняя часть колпака 1 выполнена в виде закрытой конденсационной башни 5, внутри которой вертикально установлена цилиндрическая или призматическая удлиненная емкость 6, открытая сверху и закрытая снизу воронкообразным дном 7. Таким взаимным расположением башни 5 и емкости 6 за счет уменьшения поперечного сечения башни 5 образована дымовая труба 8. В емкости 6 установлены распылительные сопла 9. С нижней частью емкости 6 всасывающей линией 10 соединен водоструйный насос 11, оснащенный датчиком 12 для измерения давления в емкости 6. К выходу установки гранулирования присоединена установка дегидрации, содержащая раструб 13, вращающийся барабан 14, к которому подведен пневмотрубопровод 15 с отверстиями, колпак 16, который дымовой трубой 17, оснащенной регулятором 18 тяги, соединен с верхней частью башни 5, и отстойник 19. Кроме отстойника 19, контур циркулирования охлаждающей воды содержит закрытый резервуар 20, охладительную башню 21 с отстойником 22 и насосы 23 и 24. Элементы установки, согласно изобретению, соединены между собой: воронкообразное дно 7 емкости 6 выпускным трубопроводом 25 соединено с нижней частью отстойника 19, выход водостр уйного насоса 11 трубопроводом 26 соединен с верхней частью закрытого резервуара 20, нижний выход которого трубопроводом 27 соединен с нижней частью отстойника 19, а верхний выход тр убопровода 28 соединен с отстойником 22 охладительной башни 21. К выходу отстойника 22 присоединен насос 24, выход которого напорным трубопроводом 29 соединен с распылительной головкой 3 установки гранулирования, а трубопроводом 30 соединен с соплами 9 емкости 6. Для отвода дегидрированных гранул шлака предназначен ленточный транспортер 31. Способ осуществляется при помощи установки следующим образом. Сильную стр ую воды 32 с помощью распылительной головки 3 вводят в поток 33 расплавленного шлака, по каналу 2 поступающего в установку гранулирования от доменной печи или шлакового ковша. С помощью головки 3 осуществляется гранулирование шлака, затем подающегося в охладительный бассейн 4. Из бассейна 4 гранулят непрерывно извлекается и подается на известную установку дегидрации, описываемую, например, в патенте США 4204855. Данная установка дегидрации отделена от установки гранулирования с помощью водяной перегородки, предотвращающей подачу образовавшихся при гранулировании газов на установку дегидрации. Пары и газы, образующиеся при внезапном охлаждении расплавленного шлака водной струей, а также газы и пары, выходящие из бассейна 4, поднимаются вверх и собираются в закрытой конденсационной башне 5, размещенной над охладительным бассейном 4. В вытяжной трубе 8 поток 34 газовой смеси нагретых паров, газов и воздуха направляется ко входу емкости 6. В последней поддерживается давление, пониженное относительно давления окружающей среды путем непрерывного отвода очищенного газа по трубопроводу 10, соединяющему нижнюю часть емкости 6 и водоструйный насос 11. Разность давлений обеспечивает течение вниз в емкости 6 газовой смеси 34, подлежащей очистке. Сопел 9, установленных в емкости 6, может быть, по меньшей мере, одно, но в предпочтительном варианте их несколько и они установлены в размещенных друг над другом рядах в верхней части емкости 6. Подача холодной воды в сопла 9 осуществляется трубопроводом 16. Сопла служат для распыления холодного щелочного раствора в направленный вниз поток 34 газообразной смеси. Конденсация паров происходит за счет интенсивного контакта между стр уей 35 распыленной холодной воды и парами потока 34 смеси. Очистка воздуха происходит путем абсорбции, осаждения и/или окислительно-восстановительных реакций серосодержащих газов в щелочном водном растворе. Распыление содействует контакту между обеими фазами, что имеет благоприятный эффект на осуществление данных реакций. Кроме того, струи распыленной воды содействуют динамике направленного вниз потока 34 газовой смеси, подлежащей очистке в емкости 6, и всасыванию неконденсированных газов и паров на верхнем конце емкости 6. Данный эффект усиливается за счет размещения сопел по расположенным друг над другом рядам. В емкости 6 распыленная вода и конденсат собираются воронкообразным дном и по выпускному трубопроводу 25 отводятся в отстойник 19. Вода, подаваемая в сопла 9, из замкнутого водяного контура охлаждения шлака является щелочной (значение pH лежит между 8 и 9), что содействует удалению серосодержащих газов. Благодаря большому содержанию кальция, вымываемого из шлака, серосодержащие газы осаждаются, по меньшей мере частично, в виде гипса, удаляемого вместе с дегидрированным гранулятом 36 из установки ленточным транспортером 31. В нижней части емкости 6 газообразная фаза содержит главным образом воздух, подвергнутый первой промывке. Данный воздух всасывается водоструйным насосом 11 и его можно подвергать эффективной повторной промывке, если для эксплуатации водоструйного насоса 11 используют щелочной водный раствор. Т.е. в насосе 11 поток щелочного водного раствора 37 за счет эффекта Вентури всасывает очищенный воздух в емкость 6. При выходе из насоса 11 вода и щелочной водный раствор 37 интенсивно смешаны друг с другом. Загрязняющие примеси, возможно имеющиеся после первой промывки во впускаемом газе, удаляют путем вышеописанных реакций. Щелочной водный раствор 37, используемый для эксплуатации водоструйного насоса 11, предпочтительно берут из охладительного бассейна 4, или из другого места контура воды для гранулирования и охлаждения шлака, т.е. объем щелочного водного раствора 37 является очень низким по сравнению с объемом потока воды для гранулирования. Водоструйный насос 11 может также работать со специальным раствором гидроокиси натрия, или с помощью любого другого основного раствора. Затем выходящую из водоструйного насоса 11 смесь воздуха и щелочи подают по трубопроводу 26 в закрытый резервуар 20, где она дегазируется. Из верхней части резервуара 20 по трубопроводу 28 отводят воздух в резервуар 22, причем резервуар 22 является частью охлаждающей башни 21, а щелочной раствор из нижней части закрытого резервуара 20 по трубопроводу 27 отводят в отстойник 19 установки дегидрации. Если смесь воздуха и щелочного раствора выпускают непосредственно в резервуар 22 охладительной башни, то предварительная дегазация не требуется. Датчик 12, установленный в нижней части емкости 6, служит для измерения давления в емкости 6. Данный датчик 12 можно также применять для контроля давления во всем насосе 11, с помощью которого выводят очищенный газ для поддержания стабильного пониженного давления в емкости 6. Гранулят, образованный в установке гранулирования, вместе с водой подают на установку дегидрации. Раструб 13 служит для распределения частиц на вращающемся барабане 14, снабженной фильтровальной поверхностью. Твердые частицы с помощью не представленных на чертеже лопастей подаются наверх по окружности барабана 14. Нижняя часть данных лопастей и стенка вращающегося барабана 14 выполнены фильтровальными для обеспечения первой фильтрации гранулята. В то время, как вода течет сквозь фильтровальную стенку вращающегося барабана, твердые частицы гранулята лопастями подаются наверх. При поступлении в верхнюю половину барабана обезвоженные частицы гранулята попадают на ленточный транспортер 31. Затем дегидрированный гранулят 36 подают на хранение. Фильтровальную стенку вращающегося барабана 14 очищают с помощью струй 38 сжатого воздуха, вы ходящих из пневмотрубопровода 15. Воду, освобожденную от шлаковых частиц, с помощью насоса 23 подают на охладительную башню 21. После подачи дополнительного количества воды для компенсации потерь, воду с помощью насоса 24 подают на распылительную головку 3 и частично на сопла 9. Пары и воздух, вы ходящие из установки дегидрации, очищают устройством согласно изобретению. Колпак 16 установки дегидрации, собирает поднимающуюся за счет конвекции смесь 39 паров и воздуха. Эту смесь 39 из установки дегидрации по вытяжной трубе 17, возможно снабженной регулятором 18 тяги, подают в башню 5. Регулятор 18 позволяет в любой момент регулировать количество смеси воздуха и пара, подаваемой на башню 5 со стороны установки дегидрации. Следует подчеркнуть, что настоящее - изобретение не ограничивается описанными вариантами его выполнения, но его можно применять во всех установках для гранулирования и дегидрации шлака, в которых освобождаются пары и серосодержащие газы.