RU2846960C1 - Integrated drying method and device for drying granular slag and sludge - Google Patents
Integrated drying method and device for drying granular slag and sludgeInfo
- Publication number
- RU2846960C1 RU2846960C1 RU2023102336A RU2023102336A RU2846960C1 RU 2846960 C1 RU2846960 C1 RU 2846960C1 RU 2023102336 A RU2023102336 A RU 2023102336A RU 2023102336 A RU2023102336 A RU 2023102336A RU 2846960 C1 RU2846960 C1 RU 2846960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sludge
- steel balls
- slag
- molten slag
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к технической области рекуперации остаточного тепла из металлургического расплавленного шлака, в частности, к интегрированному способу сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама и устройству для этого.The present invention relates to the technical field of recovery of residual heat from metallurgical molten slag, in particular to an integrated method for dry granulation of molten slag and drying of sludge and a device for this.
Уровень техникиState of the art
Сейчас Китай является крупнейшим производителем стали в мире. Производство стали в Китае остается на первом месте в мире 16 лет подряд, намного опережая другие страны. В 2019 году производство стали в материковом Китае составило 996 миллионов тонн. Расплавленный шлак, образующийся в процессе производства стали, содержит большое количество тепла. С точки зрения энергосбережения, защиты окружающей среды и продвижения экономических преимуществ сталелитейных заводов совершенно необходимо извлекать тепло из доменного шлака и реализовывать использование ресурсов доменного шлака. Температура доменного шлака, выходящего из печи, обычно составляет от 1400 до 1550°С. Шлак содержит (1260-1880)×103 кДж явного тепла/т, что эквивалентно теплотворной способности 60 кг стандартного угля. При производстве 1 т чугуна в качестве побочного продукта образуется 0,3 т доменного шлака, а при производстве 1 т стали - 0,13 т сталеплавильного шлака. Исходя из выплавки стали в количестве 996 миллионов тонн, можно рассчитать, что может быть получено не менее 428 миллионов тонн доменного и конвертерного шлаков, явная теплота которых эквивалентна 25,7 миллионов тонн стандартного угля.China is currently the world's largest steel producer. China's steel production has remained the world's largest for 16 consecutive years, far outpacing other countries. In 2019, mainland China's steel production reached 996 million tons. The molten slag generated during steelmaking contains a large amount of heat. From the perspective of energy conservation, environmental protection, and promoting the economic advantages of steelmaking plants, it is imperative to recover heat from blast furnace slag and realize the full utilization of blast furnace slag resources. The temperature of blast furnace slag leaving the furnace is generally between 1400 and 1550°C. The slag contains (1260-1880)× 103 kJ/t of sensible heat, which is equivalent to the calorific value of 60 kg of standard coal. The production of 1 ton of pig iron produces 0.3 tons of blast furnace slag as a by-product, and the production of 1 ton of steel produces 0.13 tons of steelmaking slag. Based on steel production of 996 million tons, it can be calculated that at least 428 million tons of blast furnace and converter slag can be obtained, the sensible heat of which is equivalent to 25.7 million tons of standard coal.
В настоящее время способы обработки доменного шлака включают сухое охлаждение шлаковой шахты и закалку в воде. В способе сухого охлаждения шлаковой шахты расплавленный доменный шлак заливают в сухую шлаковую шахту для охлаждения на воздухе с затвердеванием с последующим охлаждением водой. Этот способ вызывает загрязнение подземных вод. При охлаждении выделяется большое количество водяного пара и одновременно выделяется большое количество газов H2S и SO2, что приводит к коррозии зданий, повреждению оборудования и ухудшению рабочей среды. Как правило, этот способ используют только для устранения последствий аварийных ситуаций. 90% доменного шлака в Китае перерабатывают способом закалки водой, а полученный водный гранулированный шлак используют для производства цемента, шлакового кирпича, шлакового порошка и теплоизоляционного наполнителя. Существует много способов закалки водой доменного шлака, и основные процессы обработки включают: ОСР, INBA, RASA, TYNA, МТС и т.д. Хотя способ закалки водой постоянно развивается, основой технологии является закалка доменного шлака путем распыления воды, его охлаждение, грануляция с получением водного гранулированного шлака, а затем отделение водного гранулированного шлака от воды. Закалочную воду подвергают отстаиванию и фильтрации, а затем рециркулируют.Currently, blast furnace slag processing methods include dry slag shaft cooling and water quenching. In the dry slag shaft cooling method, molten blast furnace slag is poured into a dry slag shaft for air cooling and solidification, followed by water quenching. This method causes groundwater pollution. Cooling releases large amounts of water vapor and simultaneously releases large amounts of H2S and SO2 gases, leading to building corrosion, equipment damage, and a deteriorating working environment. Typically, this method is used only to address the consequences of emergency situations. Ninety percent of blast furnace slag in China is processed by water quenching, and the resulting hydrous granulated slag is used to produce cement, slag bricks, slag powder, and thermal insulation filler. There are many methods for water quenching blast furnace slag, and the main processing methods include: OCP, INBA, RASA, TYNA, MTS, etc. Although the water quenching method is constantly evolving, the core technology is quenching blast furnace slag by water spraying, cooling it, granulating it to produce aqueous granulated slag, and then separating the aqueous granulated slag from the water. The quenching water is then settled and filtered, and then recirculated.
Способ закалки водой не может фундаментально изменить характеристику водопотребления процесса грануляции шлака. Физическое тепло шлака почти полностью теряется. Выбросы SO2, H2S и других загрязняющих веществ в процессе закалки водой не только влияют на рабочую среду, но и загрязняют воздух. Способ закалки водой имеет следующие недостатки.The water quenching method cannot fundamentally change the water consumption characteristics of the slag granulation process. The sensible heat of the slag is almost completely lost. Emissions of SO2 , H2S , and other pollutants during the water quenching process not only affect the working environment but also pollute the air. The water quenching method has the following disadvantages.
1. Высококачественный остаточный тепловой ресурс, содержащийся в доменном шлаке, расходуется впустую. Жидкий доменный шлак, имеющий температуру 1350°С-1450°С, выгружают из летки, измельчают и охлаждают водой под высоким давлением. При такой высокой температуре большая часть жидкой воды быстро газифицируется с образованием водяного пара, который выбрасывается в атмосферу, тем самым теряется много тепла, содержащегося в этой части водяного пара. С точки зрения эффективности использования энергии, остаточное тепло жидкого доменного шлака очень высокого качества и имеет большую ценность использования.1. The high-quality residual heat contained in blast furnace slag is wasted. Liquid blast furnace slag, at a temperature of 1350°C-1450°C, is discharged from the taphole, crushed, and cooled with high-pressure water. At such a high temperature, most of the liquid water quickly gasifies, forming water vapor, which is released into the atmosphere, thereby losing much of the heat contained in this portion of the vapor. From an energy efficiency standpoint, the residual heat of liquid blast furnace slag is of very high quality and has great usable value.
2. Огромное количество воды расходуется впустую. В процессе закалки водой давление воды превышает 0,2 МПа, а отношение шлака к воде составляет 1:10. На тонну шлака расходуется 0,8-1,2 т пресной воды. В настоящее время производство доменного чугуна в Китае превышает 680 миллионов тонн, годовой объем производства доменного шлака составляет около 200 миллионов тонн, а расход пресной воды на закалку шлака составляет около 200 миллионов тонн.2. A huge amount of water is wasted. During the water quenching process, the water pressure exceeds 0.2 MPa, and the slag-to-water ratio is 1:10. 0.8-1.2 tons of fresh water are consumed per ton of slag. Currently, blast furnace pig iron production in China exceeds 680 million tons, the annual blast furnace slag production is approximately 200 million tons, and the fresh water consumption for slag quenching is approximately 200 million tons.
3. Образуются вредные газы, такие как SO2 и H2S, и загрязняют окружающую среду. В процессе закалки водой образуется большое количество H2S и SOx, которые выбрасываются в атмосферу вместе с водяным паром. Когда они накапливаются в определенной степени, они вызывают кислотные дожди.3. Harmful gases such as SO2 and H2S are produced and pollute the environment. The water quenching process produces large amounts of H2S and SOx , which are released into the atmosphere along with water vapor. When these gases accumulate to a certain extent, they cause acid rain.
В отношении рекуперации остаточного тепла доменного шлака, использование остаточного тепла, рекуперированного при закалке водой, ограничивается нагреванием остаточным теплом закалочной воды, подачей горячей воды в санузлы и т.д. Степень рекуперации остаточного тепла является низкой и составляет всего примерно 10%. Кроме того, использование ограничено по времени и площади. Летом и в районах без отопления эта часть энергии может быть только потрачена без пользы. Таким образом, популяризация и применение этого способа ограничены. В настоящее время актуальной темой в области разработки технологий рекуперации явного тепла из доменных шлаков является способ сухой рекуперации. Он является более водосберегающим и экологически безопасным, чем существующий способ закалки водой, и соответствует концепции экологически безопасного развития.Regarding the recovery of residual heat from blast furnace slag, the use of residual heat recovered during water quenching is limited to heating the quenching water with the residual heat, supplying hot water to bathrooms, etc. The degree of residual heat recovery is low, only approximately 10%. Furthermore, its use is limited by time and space. In summer and in areas without heating, this portion of the energy may be wasted. Therefore, the popularity and application of this method are limited. Currently, a hot topic in the development of technologies for recovering sensible heat from blast furnace slag is the dry heat recovery method. It is more water-efficient and environmentally friendly than the existing water quenching method, and is consistent with the concept of environmentally friendly development.
Более ранние способы, с помощью которых достигли определенных результатов, в основном, включают способ внутреннего охлаждения с вращающимся барабаном, способ грануляции на валках, способ закалки на воздухе, способ механического перемешивания, способ непрерывного литья и прокатки в Японии и способ центробежного вращающегося диска в Великобритании. Современные технологии имеют следующие проблемы.Earlier methods that achieved some success primarily included the rotating drum internal cooling method, the roller granulation method, the air quenching method, the mechanical stirring method, the continuous casting and rolling method in Japan, and the centrifugal rotating disk method in the UK. Current technologies have the following problems.
1. Эффект грануляции не является хорошим, что не способствует дальнейшему использованию полученного гранулированного шлака. Холодный шлак, полученный в способе внутреннего охлаждения с вращающимся барабаном, выгружается в форме хлопьев. Такая форма не способствует дальнейшему использованию шлака. Распределение частиц гранулированного шлака по диаметрам, полученное в способе закалки на воздухе, является широким, что не способствует последующей обработке. Плоский пластинчатый шлак, полученный способом непрерывного литья и прокатки, имеет форму крупных хлопьев, что не способствует дальнейшему использованию шлака.1. The granulation effect is poor, which hinders the further use of the resulting granulated slag. Cold slag produced by the internal cooling method with a rotating drum is discharged in the form of flakes. This shape is not conducive to further slag use. The granulated slag particle diameter distribution obtained by the air quenching method is broad, which hinders subsequent processing. Flat, lamellar slag produced by continuous casting and rolling has the form of large flakes, which hinders further slag use.
2. Качество подвергшегося теплообмену газа является невысоким. Для теплообмена в способе центробежного вращающегося диска используют псевдоожиженный слой. Слой засыпки подвергается интенсивному обратному перемешиванию. Температура на выходе невысокая, а именно, составляет 400-500°С. Качество энергии является низким, и высокотемпературный источник тепла используется неэффективно.2. The quality of the heat-exchanged gas is poor. The centrifugal rotating disk method uses a fluidized bed for heat exchange. The bed is subjected to intense backmixing. The outlet temperature is low, namely 400-500°C. The energy quality is poor, and the high-temperature heat source is used inefficiently.
3. Эффективность рекуперации тепла является низкой. Внутренняя тепловая среда, используемая в процессе внутреннего охлаждения с вращающимся барабаном, поглощает примерно 40% явного тепла расплавленного шлака. Воздухопроницаемость плоского пластинчатого шлака высокой температуры, получаемого в способе непрерывного литья и прокатки, существенно влияет на эффективность теплообмена между холодным воздухом и стенкой с водяным охлаждением.3. Heat recovery efficiency is low. The internal thermal environment used in the rotating drum internal cooling process absorbs approximately 40% of the molten slag's sensible heat. The air permeability of the high-temperature, flat, lamellar slag produced by the continuous casting and rolling process significantly impacts the efficiency of heat exchange between the cold air and the water-cooled wall.
4. Степень затвердевания является невысокой, и добавленная стоимость низкая. Способ грануляции на валках является полузакалочной обработкой, и конечный продукт представляет собой наполнитель для бетона с низкой добавленной стоимостью. Частицы шлака, полученные в процессе механического перемешивания, имеют крупный и неравномерный размер, а степень затвердевания является невысокой, поэтому их можно использовать только в качестве дорожного материала.4. The degree of hardening is low, and the added value is low. The roller granulation process is a semi-hardening process, and the final product is a concrete filler with low added value. Slag particles obtained through mechanical mixing are large and uneven in size, and the degree of hardening is low, so they can only be used as a road material.
5. Стоимость эксплуатации оборудования является высокой при больших капитальных затратах. Способ закалки на воздухе потребляет много энергии во время процесса грануляции, а скорость охлаждения в способе закалки на воздухе относительно низкая. Чтобы предотвратить прилипание гранулированного шлака к поверхности оборудования до его затвердевания, оборудование должно иметь большие размеры, что увеличивает капитальные затраты.5. Equipment operating costs are high, coupled with high capital expenditures. Air quenching consumes a lot of energy during the granulation process, and the cooling rate is relatively slow. To prevent granulated slag from adhering to the equipment surface before it solidifies, the equipment must be large, increasing capital expenditures.
Применяемая в настоящее время технология закалки водой металлургических шлаков не только приводит к потере высококачественного остаточного тепла, содержащегося в доменном шлаке, но также вызывает потерю большого объема пресной воды. В то же время она вызывает очень серьезное загрязнение окружающей среды. Этот способ далек от того, чтобы адаптироваться к режиму развития новой ступени индустриализации и экономики замкнутого цикла, и его необходимо коренным образом изменить или отказаться от него. С другой стороны, способы сухой грануляции доменного шлака в настоящее время технически несовершенны, некоторые из них имеют низкую эффективность, некоторые из них влияют на характеристики шлака и снижают его добавленную стоимость, некоторые требуют больших капитальных затрат на оборудование и т.д. Эти проблемы не могут быть решены эффективно.The current technology of quenching metallurgical slags with water not only results in the loss of high-quality residual heat contained in the blast furnace slag but also causes the loss of large volumes of fresh water. At the same time, it causes severe environmental pollution. This method is far from adaptable to the development of a new stage of industrialization and a closed-loop economy, and it must be radically modified or abandoned. On the other hand, dry granulation methods for blast furnace slag are currently technically imperfect; some are inefficient, some affect the slag characteristics and reduce its added value, and some require large capital expenditures on equipment. These problems cannot be effectively addressed.
В последние годы наметилась очевидная тенденция роста образования шламов. В настоящее время общий годовой сброс сточных вод в Китае превышает 400×108 т; годовой сброс сухого шлама составляет около 5,50×106-6,00×106 т; и количество продолжает увеличиваться. Одна из причин заключается в том, что население, обслуживаемое сетью канализационных труб, постоянно увеличивается, а другая причина заключается в том, что стандарты водоотведения становятся все более и более строгими.In recent years, there has been a clear trend toward increasing sludge generation. Currently, the total annual wastewater discharge in China exceeds 400×10 8 tons; the annual dry sludge discharge is approximately 5.50×10 6 -6.00×10 6 tons; and this amount continues to increase. One reason is the ever-increasing population served by the sewer network, and another is the increasingly stringent wastewater disposal standards.
Шлам обычно определяют в Китае как полутвердое или твердое вещество, образующееся в процессе очистки сточных вод, и он представляет собой сложное гетерогенное тело, состоящее из органических веществ, бактерий, неорганических частиц и коллоидов. Если классифицировать в зависимости от источника шлама, то в основном это шлам от систем водоснабжения, шлам промышленных сточных вод и шлам бытовых сточных вод. В зависимости от способа очистки сточных вод шлам можно разделить на следующие категории: первичный шлам, активированный шлам, гуминовый шлам, химический шлам и т.д. Содержание влаги в шламе, в основном, зависит от типа твердых частиц в шламе и размера частиц. Как правило, чем мельче твердые частицы и чем больше органического вещества содержит шлак, тем выше содержание воды в шламе. Содержание влаги или содержание твердого вещества в шламе тесно связано с объемом шлама. Например, когда содержание влаги в шламе падает с 95 до 90%, объем шлама уменьшается вдвое. Поэтому снижение содержания влаги в шламе шлама имеет большое значение.Sludge is generally defined in China as a semi-solid or solid substance generated during wastewater treatment. It is a complex heterogeneous body consisting of organic matter, bacteria, inorganic particles, and colloids. Based on the source of the sludge, it is primarily classified as sludge from water supply systems, industrial wastewater sludge, and municipal sewage sludge. Depending on the wastewater treatment method, sludge can be divided into the following categories: primary sludge, activated sludge, humic sludge, chemical sludge, and so on. The moisture content of sludge primarily depends on the type of solid particles in the sludge and the particle size. Generally, the finer the solid particles and the more organic matter the sludge contains, the higher the water content of the sludge. The moisture content, or solids content, of sludge is closely related to the volume of the sludge. For example, when the moisture content of sludge drops from 95 to 90%, the volume of the sludge is halved. Therefore, reducing the moisture content of the sludge sludge is of great importance.
Технология сушки шлама является предпосылкой и основой для осуществления обработки и использования ресурсов шлама. Традиционная технология сушки шлама требует больших энергетических затрат. При снижении содержания влаги в шламе с 80 до 20% потребление энергии на сушку одной тонны шлама превышает 740 кВт/ч электроэнергии, что эквивалентно примерно 90 кг стандартного угля. Это серьезно ограничивает разработку и применение технологии сушки шлама.Sludge drying technology is the prerequisite and foundation for processing and utilizing sludge resources. Traditional sludge drying technology is highly energy-intensive. When reducing the moisture content of sludge from 80% to 20%, the energy consumption for drying one ton of sludge exceeds 740 kWh of electricity, equivalent to approximately 90 kg of standard coal. This significantly limits the development and application of sludge drying technology.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
Одной из целей настоящего изобретения является создание интегрированного способа сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама, а также устройства для этого, в котором остаточное тепло расплавленного шлака высокой температуры используют для сушки шлама, чтобы реализовать скоординированную обработку, включающую охлаждение шлака, грануляцию шлака и сушку шлама. Таким образом решаются две сложные проблемы, касающиеся охлаждения расплавленного шлака высокой температуры и сушки шлама. Кроме того, степень рециркуляции остаточного тепла расплавленного шлака высокой температуры значительно увеличивается.One of the objectives of the present invention is to provide an integrated method for dry granulation of molten slag and sludge drying, as well as a device for the same, in which the residual heat of high-temperature molten slag is used for sludge drying, thereby implementing a coordinated process involving slag cooling, slag granulation, and sludge drying. This solves the two complex problems of cooling high-temperature molten slag and drying sludge. Furthermore, the degree of recirculation of residual heat from high-temperature molten slag is significantly increased.
Для достижения вышеуказанной цели разработано техническое решение, представленное в настоящем изобретении, которое заключается в следующем.To achieve the above objective, a technical solution presented in the present invention has been developed, which consists of the following.
Способ охлаждения и грануляции расплавленного шлака и сушки шлама, включающий стадии:A method for cooling and granulating molten slag and drying the sludge, comprising the following stages:
1) перемешивание шлака и шаров и выдержка:1) mixing slag and balls and holding:
смешивание расплавленного шлака высокой температуры и стальных шаров в массовом отношении 1:50-100 в устройстве для охлаждающей обработки расплавленного шлака, где расплавленный шлак высокой температуры и стальные шары полностью и равномерно перемешиваются, и происходит теплообмен путем переворачивания расплавленного шлака высокой температуры и стальных шаров, при этом стальные шары поглощают тепло от расплавленного шлака высокой температуры в то время как расплавленный шлак высокой температуры постепенно охлаждается и измельчается стальными шарами с образованием гранулированного шлака с диаметром частиц ≤150 мм и температурой ниже 400°С; при этом стальные шары, поглотившие тепло, имеют температуру 200-400°С;mixing the high-temperature molten slag and steel balls at a weight ratio of 1:50-100 in a molten slag cooling treatment device, wherein the high-temperature molten slag and the steel balls are fully and uniformly mixed, and heat exchange occurs by turning the high-temperature molten slag and the steel balls, wherein the steel balls absorb heat from the high-temperature molten slag while the high-temperature molten slag is gradually cooled and crushed by the steel balls to form a granulated slag with a particle diameter of ≤150 mm and a temperature below 400°C; wherein the steel balls that have absorbed heat have a temperature of 200-400°C;
2) разделение шлака и шаров:2) separation of slag and balls:
выгрузка гранулированного шлака через механизм выгрузки шлака и выгрузка стальных шаров, поглотивших тепло, в желоб для стальных шаров высокой температуры;unloading the granulated slag through the slag unloading mechanism and unloading the steel balls that have absorbed heat into the high temperature steel ball chute;
3) сушка шлама:3) sludge drying:
транспортировка стальных шаров, поглотивших тепло, в устройство для сушки шлама через желоб для стальных шаров высокой температуры, для смешивания со шламом, залитым в устройство для сушки шлама, при этом устройство для сушки шлама приводят в состояние вращения с помощью приводного устройства, так что шлам и стальные шары в устройстве для сушки шлама переворачиваются и полностью и равномерно перемешиваются и обмениваются теплом, при этом шлам высушивается стальными шарами, поглотившими тепло; при этом стальные шары и высушенный шлам разделяют, когда содержание влаги в шламе достигает заданного значения; высушенный шлам выгружают через устройство для выгрузки сухого шлама, а стальные шары, охлажденные шламом, выгружают через выход; при этом массовое отношение стальных шаров к залитому шламу составляет 2-10:1.Transporting the heat-absorbing steel balls into a sludge drying device through a high-temperature steel ball chute to mix with the sludge poured into the sludge drying device, wherein the sludge drying device is driven into a rotating state by a driving device so that the sludge and the steel balls in the sludge drying device are turned over and completely and uniformly mixed and exchange heat, wherein the sludge is dried by the heat-absorbing steel balls; wherein the steel balls and the dried sludge are separated when the moisture content in the sludge reaches a predetermined value; the dried sludge is discharged through a dry sludge discharging device, and the steel balls cooled by the sludge are discharged through an outlet; wherein the weight ratio of the steel balls to the poured sludge is 2-10:1.
В некоторых воплощениях настоящее изобретение обеспечивает интегрированный способ сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама, включающий стадии:In some embodiments, the present invention provides an integrated method for dry granulation of molten slag and drying of the sludge, comprising the steps of:
1) перемешивание шлака и шаров и выдержка:1) mixing slag and balls and holding:
транспортировка расплавленного шлака высокой температуры и стальных шаров соответственно в устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака, при этом устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака приводят в состояние вращения с помощью приводного устройства, так что расплавленный шлак высокой температуры и стальные шары в устройстве для охлаждающей обработки расплавленного шлака переворачиваются и полностью и равномерно перемешиваются и обмениваются теплом, при этом стальные шары поглощают тепло от расплавленного шлака высокой температуры, в то время как расплавленный шлак высокой температуры постепенно охлаждается и измельчается стальными шарами с образованием гранулированного шлака с диаметром частиц ≤150 мм и температурой ниже 400°С; при этом гранулированный шлак и стальные шары разделяют, гранулированный шлак выгружают через механизм выгрузки шлака, а стальные шары, поглотившие тепло, выгружают в желоб для стальных шаров высокой температуры; при этом массовое отношение расплавленного шлака высокой температуры к стальным шарам составляет 1:50-100, и стальные шары, поглотившие тепло, имеют температуру 200-400°С;transporting the high-temperature molten slag and the steel balls respectively to a molten slag cooling treatment device, wherein the molten slag cooling treatment device is driven into a rotating state by a driving device, so that the high-temperature molten slag and the steel balls in the molten slag cooling treatment device are turned over and thoroughly and uniformly mixed and exchange heat, wherein the steel balls absorb heat from the high-temperature molten slag, while the high-temperature molten slag is gradually cooled and crushed by the steel balls to form a granulated slag with a particle diameter of ≤150 mm and a temperature of less than 400°C; wherein the granulated slag and the steel balls are separated, the granulated slag is discharged through a slag discharging mechanism, and the steel balls that have absorbed heat are discharged into a high-temperature steel ball chute; In this case, the mass ratio of high-temperature molten slag to steel balls is 1:50-100, and the steel balls that have absorbed the heat have a temperature of 200-400°C;
2) сушка шлама:2) sludge drying:
транспортировка стальных шаров, поглотивших тепло, в устройство для сушки шлама через желоб для стальных шаров высокой температуры для смешивания с шламом, залитым в устройство для сушки шлама, при этом устройство для сушки шлама приводят в состояние вращения с помощью приводного устройства, так что шлам и стальные шары в устройстве для сушки шлама переворачиваются, полностью и равномерно перемешиваются и обмениваются теплом, при этом шлам высушивается стальными шарами, поглотившими тепло; стальные шары и высушенный шлам разделяют, когда содержание влаги в шламе достигает заданного значения; высушенный шлам выгружают через устройство для выгрузки сухого шлама, а стальные шары, охлажденные шламом, выгружают через выход; при этом массовое отношение стальных шаров к залитому шламу составляет 2-10:1.Transporting the heat-absorbing steel balls into a sludge drying device through a high-temperature steel ball chute to mix with the sludge poured into the sludge drying device, wherein the sludge drying device is driven into a rotating state by a driving device, so that the sludge and the steel balls in the sludge drying device are turned over, completely and uniformly mixed and exchange heat, wherein the sludge is dried by the heat-absorbing steel balls; the steel balls and the dried sludge are separated when the moisture content of the sludge reaches a predetermined value; the dried sludge is discharged through a dry sludge discharging device, and the steel balls cooled by the sludge are discharged through an outlet; wherein the mass ratio of the steel balls to the poured sludge is 2-10:1.
Далее охлажденные стальные шары транспортируют и возвращают в устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака, тем самым образуя циклический процесс обработки.The cooled steel balls are then transported and returned to the molten slag cooling treatment device, thereby forming a cyclic processing process.
Предпочтительно исходное содержание влаги в шламе составляет 30-95%, а содержание влаги в высушенном шламе составляет 3-10%.Preferably, the initial moisture content of the sludge is 30-95%, and the moisture content of the dried sludge is 3-10%.
Далее, после выгрузки гранулированного шлака механизмом выгрузки шлака, его собирают с помощью устройства для сбора холодного шлака и перемещают в расположенный ниже бункер для холодного шлака для последующей обработки и использования ресурса.Next, after the granulated slag is discharged by the slag discharge mechanism, it is collected by the cold slag collecting device and moved to the cold slag bin located below for further processing and resource utilization.
Кроме того, механизм выгрузки шлака расположен в хвостовой части устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака.In addition, the slag unloading mechanism is located at the tail end of the device for cooling treatment of molten slag.
Далее высушенный шлам выгружают через устройство для выгрузки сухого шлама, собирают в сборник для сухого шлама, а затем направляют в расположенный ниже бункер для сухого шлама для последующей обработки и использования ресурса.The dried sludge is then discharged through a dry sludge discharge device, collected in a dry sludge collector, and then sent to a dry sludge bin located below for further processing and resource use.
В соответствии с настоящим изобретением размер стальных шаров не ограничен особым образом, при условии, что они могут измельчать расплавленный шлак высокой температуры с образованием гранулированного шлака с диаметром частиц ≤150 мм. Примерный диаметр стального шара может составлять от 80 до 200 мм.According to the present invention, the size of the steel balls is not particularly limited, provided they can crush high-temperature molten slag to form granulated slag with a particle diameter of ≤150 mm. The approximate diameter of the steel ball can range from 80 to 200 mm.
В интегрированном способе и процессе сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама в соответствии с настоящим изобретением расплавленный шлак высокой температуры поступает в устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака через бункер для подачи расплавленного шлака, а стальные шары, используемые в качестве охлаждающей среды для расплавленного шлака, транспортируют из бункера для подачи расплавленного шлака в бункер для подачи расплавленного шлака и смешивают с расплавленным шлаком высокой температуры. Внутренняя стенка устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака снабжена проталкивающим механизмом для шлака и шаров (например, спиральной лопаткой). По мере вращения устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака стальные шары и расплавленный шлак высокой температуры равномерно перемешиваются, и расплавленный шлак высокой температуры постепенно охлаждается и измельчается стальными шарами. В то же время тепло передается от расплавленного шлака высокой температуры к стальным шарам. После охлаждения и измельчения расплавленного шлака высокой температуры образуется гранулированный шлак с диаметром частиц ≤150 мм и температурой ниже 400°С. Охлажденный и затвердевший гранулированный шлак выгружают через механизм выгрузки шлака в хвостовой части устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака, собирают устройством для сбора холодного шлака и переносят в расположенный ниже бункер для холодного шлака для последующей обработки и использования ресурса. Стальные шары, поглотив тепло, продолжают продвигаться по мере вращения устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака, и их выгружают в желоб для стальных шаров высокой температуры.In the integrated method and process for dry granulation of molten slag and sludge drying according to the present invention, high-temperature molten slag is fed into a molten slag cooling treatment device through a molten slag feeding hopper, and steel balls used as a cooling medium for the molten slag are transported from the molten slag feeding hopper to the molten slag feeding hopper and mixed with the high-temperature molten slag. The inner wall of the molten slag cooling treatment device is provided with a pushing mechanism for the slag and balls (e.g., a spiral blade). As the molten slag cooling treatment device rotates, the steel balls and high-temperature molten slag are uniformly mixed, and the high-temperature molten slag is gradually cooled and crushed by the steel balls. At the same time, heat is transferred from the high-temperature molten slag to the steel balls. After cooling and grinding the high-temperature molten slag, granulated slag with a particle diameter of ≤150 mm and a temperature below 400°C is formed. The cooled and solidified granulated slag is discharged through a slag discharge mechanism at the tail of the molten slag cooling device, collected by a cold slag collector, and transferred to a cold slag bin located below for further processing and resource utilization. The steel balls, having absorbed heat, continue to advance as the molten slag cooling device rotates and are discharged into a high-temperature steel ball chute.
Температура стальных шаров, поглотивших тепло, составляет 200-400°С. Стальные шары транспортируют по желобу для стальных шаров высокой температуры, смешивают со шламом, транспортируемым устройством для транспортировки шлама, и поступают в устройство для сушки шлама. Внутренняя стенка устройства для сушки шлама также снабжена проталкивающим механизмом для шаров и шлама (например, спиральной лопаткой). Под действием проталкивающего механизма для шаров и шлама (например, спиральной лопатки) стальные шары и шлам транспортируют вперед, при этом выполняются перемешивание и сушка. Когда шлам высушивается до заданного содержания влаги в шламе, его выгружают через устройство для выгрузки сухого шлама в хвостовой части устройства для сушки шлама, собирают устройством для сбора сухого шлама, а затем направляют в расположенный ниже бункер для сухого шлам для последующей обработки и использования ресурса. Содержание влаги в высушенном шламе может быть установлена в соответствии с различными требованиями пользователей. Параметры процесса можно регулировать для достижения требуемого содержания влаги в высушенном шламе. Как правило, исходное содержание влаги в шламе составляет 30-95 мас. %, а содержание влаги в высушенном шламе может достигать 3-10 мас. %.The temperature of the steel balls, having absorbed the heat, is 200-400°C. The steel balls are transported through a high-temperature steel ball chute, mixed with the slurry transported by the slurry transport device, and then fed into the slurry drying device. The inner wall of the slurry drying device is also equipped with a pushing mechanism for the balls and slurry (e.g., a spiral blade). Under the action of the pushing mechanism for the balls and slurry (e.g., a spiral blade), the steel balls and slurry are transported forward, while mixing and drying occur. When the slurry has dried to a predetermined moisture content, it is discharged through a dry slurry discharge device at the tail of the slurry drying device, collected by a dry slurry collection device, and then sent to a dry slurry bin located below for subsequent processing and resource utilization. The moisture content of the dried sludge can be adjusted to meet various user requirements. Process parameters can be adjusted to achieve the desired moisture content in the dried sludge. Typically, the initial moisture content of the sludge is 30-95% by weight, and the moisture content of the dried sludge can reach 3-10% by weight.
Стальные шары, выгружаемые из устройства для сушки шлама, поступают в желоб для стальных шаров низкой температуры, по которому стальные шары транспортируют в устройство для транспортировки стальных шаров. Под действием силы тяжести и проталкивающего механизма стальные шары выгружают из выхода устройства для транспортировки стальных шаров, и они попадают в бункер для подачи расплавленного шлака устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака. Таким образом, стальные шары могут двигаться циклично и многократно использоваться.Steel balls discharged from the sludge drying device enter a low-temperature steel ball chute, which transports them to the steel ball transport device. Under the influence of gravity and a pushing mechanism, the steel balls are discharged from the outlet of the steel ball transport device and enter the molten slag feed hopper of the molten slag cooling device. This allows the steel balls to circulate cyclically and be reused.
Устройство для интегрированного способа сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама в соответствии с настоящим изобретением содержит:The device for an integrated method of dry granulation of molten slag and drying of sludge in accordance with the present invention comprises:
устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака, имеющее цилиндрическую конструкцию, содержащее: проталкивающий механизм, расположенный на его внутренней стенке, бункер для подачи расплавленного шлака, расположенный на его входе, и механизм выгрузки шлака, расположенный на его выходе; при этом устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака снабжено первым приводным устройством, предназначенным для приведения его в состояние вращения;a device for cooling molten slag, having a cylindrical structure, comprising: a pushing mechanism located on its inner wall, a hopper for feeding molten slag located at its inlet, and a slag unloading mechanism located at its outlet; wherein the device for cooling molten slag is provided with a first drive device designed to set it in a state of rotation;
стальные шары, устройство для транспортировки стальных шаров, соединенное со входом устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака, и желоб для стальных шаров высокой температуры, один конец которого соединен с выходом устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака;steel balls, a device for transporting steel balls connected to the inlet of the device for cooling the molten slag, and a chute for high-temperature steel balls, one end of which is connected to the outlet of the device for cooling the molten slag;
устройство для сушки шлама, имеющее цилиндрическую конструкцию, содержащее: проталкивающий механизм, расположенный на его внутренней стенке, устройство для транспортировки шлама, расположенное на его входе, и устройство для выгрузки сухого шлама, расположенное на его выходе, при этом устройство для сушки шлама соединено со вторым приводным устройством, предназначенным для приведения его в состояние вращения; при этом вход устройства для сушки шлама соединен с другим концом желоба для стальных шаров высокой температуры.A device for drying sludge, having a cylindrical structure, comprising: a pushing mechanism located on its inner wall, a device for transporting sludge, located at its inlet, and a device for unloading dry sludge, located at its outlet, wherein the device for drying sludge is connected to a second drive device intended to set it in a state of rotation; wherein the inlet of the device for drying sludge is connected to the other end of the trough for high-temperature steel balls.
В настоящем изобретении устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака используют для охлаждения расплавленного шлака, а устройство для сушки шлама используют для сушки шлама. Желоб для стальных шаров высокой температуры используют для приема стальных шаров высокой температуры, поступающих из устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака и отделенных от гранулированного шлака, так что их можно направлять в устройство для сушки шлама. Желоб для стальных шаров низкой температуры используют для приема стальных шаров, поступающих из устройства для сушки шлама и отделенных от высушенного шлама, так что их можно направлять в устройство для транспортировки стальных шаров.In the present invention, a molten slag cooling device is used to cool molten slag, and a sludge drying device is used to dry the sludge. A high-temperature steel ball chute is used to receive high-temperature steel balls coming from the molten slag cooling device and separated from the granulated slag, so that they can be directed to the sludge drying device. A low-temperature steel ball chute is used to receive steel balls coming from the sludge drying device and separated from the dried sludge, so that they can be directed to the steel ball transport device.
Кроме того, устройство для интегрированного способа сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама по настоящему изобретению дополнительно содержит желоб для стальных шаров низкой температуры, один конец которого соединен с выходом устройства для сушки шлама, а другой конец соединен со входом для стальных шаров устройства для транспортировки стальных шаров.In addition, the device for the integrated method of dry granulation of molten slag and drying of sludge according to the present invention further comprises a chute for low-temperature steel balls, one end of which is connected to the outlet of the sludge drying device, and the other end of which is connected to the inlet for steel balls of the device for transporting steel balls.
Кроме того, вход для стальных шаров устройства для транспортировки стальных шаров сообщается с выходом устройства для сушки шлама через желоб для стальных шаров низкой температуры; выход для стальных шаров устройства для транспортировки стальных шаров соединен с бункером для подачи расплавленного шлака устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака, и устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака сообщается со входом устройства для сушки шлама через желоб для стальных шаров высокой температуры.In addition, the steel ball inlet of the steel ball transporting device communicates with the outlet of the sludge drying device through a low-temperature steel ball chute; the steel ball outlet of the steel ball transporting device is connected to the molten slag supply hopper of the molten slag cooling treatment device, and the molten slag cooling treatment device communicates with the inlet of the sludge drying device through a high-temperature steel ball chute.
Кроме того, вход для стальных шаров устройства для транспортировки стальных шаров сообщается с выходом устройства для сушки шлама через желоб для стальных шаров низкой температуры, а выход для стальных шаров устройства для транспортировки стальных шаров соединен с бункером для подачи расплавленного шлака устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака, так что устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака, устройство для транспортировки стальных шаров и устройство для сушки шлама расположены встык в треугольной конфигурации.In addition, the steel ball inlet of the steel ball transporting device communicates with the outlet of the sludge drying device through a low-temperature steel ball chute, and the steel ball outlet of the steel ball transporting device is connected to the molten slag supply hopper of the molten slag cooling treatment device, so that the molten slag cooling treatment device, the steel ball transporting device and the sludge drying device are arranged end-to-end in a triangular configuration.
Предпочтительно устройство для транспортировки стальных шаров расположено так, что его выходной конец ориентирован наклонно вверх под углом наклона 25°-80° относительно горизонтальной плоскости.Preferably, the device for transporting steel balls is arranged so that its output end is oriented obliquely upward at an angle of inclination of 25°-80° relative to the horizontal plane.
Предпочтительно устройство для транспортировки стальных шаров имеет цилиндрическую конструкцию и содержит проталкивающий механизм, расположенный на его внутренней стенке, при этом устройство для транспортировки стальных шаров соединено с приводным устройством, предназначенным для приведения его в состояние вращения.Preferably, the device for transporting steel balls has a cylindrical structure and contains a pushing mechanism located on its inner wall, wherein the device for transporting steel balls is connected to a drive device designed to bring it into a state of rotation.
Предпочтительно устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака и устройство для сушки шлама расположены так, что между ними образован острый угол.Preferably, the device for cooling the molten slag and the device for drying the slag are arranged so that an acute angle is formed between them.
Предпочтительно устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака расположено горизонтально или расположено так, что его входной конец направлен наклонно вниз под углом наклона 0-45°, предпочтительно 5-15°.Preferably, the device for cooling the molten slag is arranged horizontally or arranged so that its input end is directed obliquely downwards at an angle of inclination of 0-45°, preferably 5-15°.
Предпочтительно устройство для сушки шлама расположено горизонтально или расположено так, что его выпускной конец направлен наклонно вниз под углом наклона 0-15°.Preferably, the sludge drying device is positioned horizontally or positioned so that its outlet end is directed obliquely downwards at an angle of inclination of 0-15°.
Предпочтительно механизм выгрузки шлака и устройство для выгрузки сухого шлама снабжены устройством для сбора и выпуска остаточных газов.Preferably, the slag unloading mechanism and the dry sludge unloading device are provided with a device for collecting and releasing residual gases.
Предпочтительно каждое из первого приводного устройства и второго приводного устройства содержат кольцевое зубчатое колесо, расположенное на устройстве для охлаждающей обработки расплавленного шлака или устройстве для сушки шлама, и ведущее зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом, при этом ведущее зубчатое колесо расположено на выходном конце редуктора, соединенного с двигателем.Preferably, each of the first drive device and the second drive device comprises a ring gear located on the device for cooling the molten slag or the device for drying the sludge, and a drive gear engaged with the ring gear, wherein the drive gear is located at the output end of the gearbox connected to the engine.
Предпочтительно третье приводное устройство содержит кольцевое зубчатое колесо, расположенное на устройстве для транспортировки стальных шаров, и ведущее зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом, при этом ведущее зубчатое колесо расположено на выходном конце редуктора, соединенного с двигателем.Preferably, the third drive device comprises a ring gear located on the device for transporting steel balls, and a drive gear engaged with the ring gear, wherein the drive gear is located at the output end of the gearbox connected to the engine.
Предпочтительно проталкивающий механизм представляет собой спиральную лопатку.Preferably, the pushing mechanism is a spiral blade.
В конструкции устройства для интегрированного способа сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама по настоящему изобретению: благодаря размещению устройства для охлаждающей обработки расплавленного шлака, устройства для сушки шлама и устройства для транспортировки стальных шаров по настоящему изобретению реализуется не только быстрая грануляция расплавленного шлака высокой температуры и рекуперация остаточного тепла, но также реализуется сушка шлама; не только решается проблема эффективного использования остаточного тепла огромного количества расплавленного шлака в черной металлургии, но и открываются широкие перспективы для обработки и использования ресурсов городского шлама. Кроме того, в предпочтительной конструкции три устройства могут быть соединены встык и расположены в треугольной конфигурации для образования системы циклической обработки, так что устройство в целом будет более компактным и более эффективным.In the structure of the integrated method for dry granulation of molten slag and sludge drying according to the present invention, by arranging the molten slag cooling treatment device, sludge drying device, and steel ball transport device according to the present invention, not only rapid granulation of high-temperature molten slag and residual heat recovery are realized, but also sludge drying is realized; not only the problem of effectively utilizing the residual heat of a huge amount of molten slag in the ferrous metallurgy is solved, but also broad prospects for the processing and utilization of urban sludge resources are opened. Furthermore, in the preferred structure, the three devices can be connected end-to-end and arranged in a triangular configuration to form a cyclic processing system, so that the overall device is more compact and more efficient.
В настоящем изобретении на механизме выгрузки шлака дополнительно обеспечено устройство для сбора и выпуска остаточных газов для сбора пыли, образующейся во время охлаждения и дробления расплавленного шлака высокой температуры, а затем для выпуска остаточных газов после последующей обработки с помощью соответствующего устройства для очистки остаточных газов для соответствия стандартам. Устройство для сбора и выпуска остаточных газов обеспечено на устройстве для выпуска сухого шлама для сбора остаточного газа, содержащего пыль и водяной пар, образующийся в процессе сушки шлама, а затем для выпуска остаточного газа после последующей обработки с помощью соответствующего устройства для очистки остаточных газов для соответствия стандартам, тем самым реализуя экологически безопасную обработку.In the present invention, a residual gas collection and discharge device is additionally provided on the slag discharge mechanism for collecting dust generated during the cooling and crushing of high-temperature molten slag, and then discharging the residual gas after subsequent processing using a suitable residual gas purification device to meet standards. A residual gas collection and discharge device is provided on the dry sludge discharge device for collecting residual gas containing dust and water vapor generated during the sludge drying process, and then discharging the residual gas after subsequent processing using a suitable residual gas purification device to meet standards, thereby realizing environmentally friendly processing.
Устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака, устройство для сушки шлама и устройство для транспортировки стальных шаров снабжены опорными устройствами на обоих концах. Опорное устройство содержит опорные механизмы, включая опорное кольцо и опорное колесо. Угол наклона между каждым устройством и горизонтальной плоскостью можно регулировать посредством настройки опорного устройства.The molten slag cooling device, sludge drying device, and steel ball transport device are equipped with support devices at both ends. The support device contains supporting mechanisms, including a support ring and a support wheel. The angle of inclination between each device and the horizontal plane can be adjusted by adjusting the support device.
В настоящем описании температура расплавленного шлака высокой температуры обычно составляет ≥1300°С, например, 1350-1500°С. После достаточного теплообмена со шламом температура стальных шаров высокой температуры обычно падает до 150°С или ниже (то есть до температуры описанных в этом документе стальных шаров низкой температуры).In this description, the temperature of the molten high-temperature slag is usually ≥1300°C, such as 1350-1500°C. After sufficient heat exchange with the slag, the temperature of the high-temperature steel balls usually drops to 150°C or lower (that is, to the temperature of the low-temperature steel balls described in this document).
Полезные эффекты настоящего изобретения включают следующее.The beneficial effects of the present invention include the following.
1. Охлаждение расплавленного шлака и сушку шлама осуществляют согласованно.1. Cooling of molten slag and drying of sludge are carried out in a coordinated manner.
В соответствии с настоящим изобретением две разные технические области и отрасли, относящиеся к обработке расплавленного шлака и сушке шлама, органически связаны. Не только расплавленный шлак эффективно охлаждают и гранулируют, но также рекуперируют и эффективно используют остаточное тепло. Остаточное тепло, рекуперированное из расплавленного шлака, используют для достижения сушки шлама при низкой стоимости. Это не только решает сложную проблему эффективного использования остаточного тепла огромного количества расплавленного шлака в черной металлургии, но и открывает широкие перспективы по обработке и использованию ресурсов городских шламов. Одновременно решают две сложные задачи, связанные с охлаждением расплавленного шлака и сушкой шлама.The present invention seamlessly links two distinct technical fields and industries related to molten slag processing and sludge drying. Not only is molten slag efficiently cooled and granulated, but residual heat is also recovered and effectively utilized. Residual heat recovered from the molten slag is used to achieve sludge drying at a low cost. This not only solves the complex problem of efficiently utilizing the residual heat of large quantities of molten slag in the ferrous metallurgy industry but also opens up broad prospects for the processing and utilization of municipal sludge resources. This simultaneously addresses the two complex challenges of molten slag cooling and sludge drying.
2. Процесс в целом согласно настоящему изобретению является быстрым, стабильным и непрерывным.2. The overall process according to the present invention is fast, stable and continuous.
В настоящем изобретении стальные шары используют в качестве эффективной охлаждающей среды и теплоудерживающего устройства для непрерывной рекуперации тепла от расплавленного шлака и передачи тепла шламу, имеющему низкую температуру. Кроме того, стальные шары можно использовать многократно благодаря циклической передаче, так что расплавленный шлак и шлам можно обрабатывать стабильно и непрерывно.The present invention utilizes steel balls as an effective cooling medium and heat-retaining device for continuous heat recovery from molten slag and heat transfer to low-temperature slag. Furthermore, the steel balls can be reused through cyclic transfer, allowing for stable and continuous processing of molten slag and slag.
3. Расплавленный шлак обрабатывают с высокой эффективностью.3. Molten slag is processed with high efficiency.
Расплавленный шлак непрерывно и динамично охлаждают и гранулируют. Это устраняет недостатки долговременного статического охлаждения и медленного теплообмена в обычных процессах. Эффективность обработки расплавленного шлака значительно повышается.Molten slag is continuously and dynamically cooled and granulated. This eliminates the drawbacks of long-term static cooling and slow heat transfer in conventional processes. The efficiency of molten slag processing is significantly increased.
4. Высокий коэффициент использования тепловой энергии расплавленного шлака.4. High efficiency of thermal energy utilization of molten slag.
Температура расплавленного шлака является высокой, и качество тепловой энергии, передаваемой расплавленным шлаком, является высоким. Однако, подобно огнеупорным материалам, расплавленный шлак имеет очень малую теплопроводность и медленно выделяет тепло. Передаваемую таким образом тепловую энергию трудно рекуперировать и использовать с помощью обычных процессов. Поскольку теплопроводность стали относительно велика, она может быстро поглощать и отдавать тепло. Таким образом, когда в качестве теплоносителя используют стальные шары, они могут быстро поглощать тепло расплавленного шлака и становиться стальными шарами с высокой температурой во время контакта и смешивания стальных шаров с расплавленным шлаком. Когда стальные шары, имеющие высокую температуру, смешиваются со шламом, они могут быстро высвобождать в нем тепло и передавать тепло шламу для достижения сушки шлама.The temperature of molten slag is high, and the quality of the thermal energy transferred by the molten slag is high. However, like refractory materials, molten slag has very low thermal conductivity and releases heat slowly. The thermal energy transferred in this way is difficult to recover and utilize using conventional processes. Because steel has a relatively high thermal conductivity, it can quickly absorb and release heat. Therefore, when steel balls are used as a heat transfer medium, they can quickly absorb the heat of the molten slag and become high-temperature steel balls upon contact and mixing with the molten slag. When the high-temperature steel balls mix with the slurry, they can quickly release heat within it and transfer the heat to the slurry, achieving slurry drying.
5. Шлам высушивают с высокой эффективностью.5. The sludge is dried with high efficiency.
В настоящем изобретении стальные шары, которые поглотили тепло, находятся в непосредственном контакте со шламом и многократно перемешиваются, так что площадь теплообмена большая, а эффективность сушки высокая.In the present invention, the steel balls that have absorbed heat are in direct contact with the slurry and are repeatedly mixed, so that the heat exchange area is large and the drying efficiency is high.
6. Существует множество разновидностей и широкий ассортимент высушенного шлама.6. There are many varieties and a wide range of dried sludge.
В настоящем изобретении для сушки шлама используют стальные шары, поглотившие тепло. В качестве теплоносителя стальные шары имеют чистую поверхность. Расплавленный шлак и шлам не контактируют друг с другом, и, таким образом, расплавленный шлак и шлам не загрязняют друг друга. Следовательно, сушка шлама не ограничивается типом расплавленного шлака или типом шлама. Шлак доменной печи, конвертерный шлак и другой шлак могут обеспечивать тепло, и можно сушить как неорганический, так и органический шлам.The present invention utilizes heat-absorbing steel balls for sludge drying. The steel balls have a clean surface as a heat transfer medium. The molten slag and sludge do not come into contact with each other, and thus, the molten slag and sludge do not contaminate each other. Therefore, sludge drying is not limited by the type of molten slag or sludge. Blast furnace slag, converter slag, and other slags can provide heat, and both inorganic and organic sludge can be dried.
Описание чертежейDescription of drawings
На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая конструкцию устройства для интегрированной сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 1 is a diagram illustrating the design of a device for integrated dry granulation of molten slag and drying of sludge in accordance with the present invention.
На фиг. 2 представлен вид в направлении А на фиг. 1.Fig. 2 shows a view in direction A in Fig. 1.
На фиг. 3 представлен вид в направлении В на фиг. 1.Fig. 3 shows a view in direction B in Fig. 1.
На фиг. 4 представлен вид в направлении С на фиг. 1.Fig. 4 shows a view in direction C in Fig. 1.
Номера позиций включают: 1 - устройство для охлаждающей обработки расплавленного шлака; 2 - стальной шар; 3 - устройство транспортировки стальных шаров; 4 - желоб для стальных шаров высокой температуры; 5 - устройство для сушки шлама; 6 - желоб для стальных шаров низкой температуры; 7 - желоб для стальных шаров; 8 - устройство для сбора и выпуска остаточных газов; 9 - опорное устройство; 11, 31, 51 - проталкивающий механизм; 12 - бункер для подачи жидкого шлака; 13 - механизм выгрузки шлака; 14 - первое приводное устройство; 16 - устройство для сбора холодного шлака; 17 - бункер для холодного шлака; 18 - сборник для сухого шлама; 19 - бункер для сухого шлама; 52 - устройство для транспортировки шлама; 53 - устройство для выгрузки сухого шлама; 54 - второе приводное устройство; 32 - третье приводное устройство; 100 - шлак высокой температуры; 200 - шлам.The item numbers include: 1 - device for cooling treatment of molten slag; 2 - steel ball; 3 - device for transporting steel balls; 4 - trough for high-temperature steel balls; 5 - device for drying sludge; 6 - trough for low-temperature steel balls; 7 - trough for steel balls; 8 - device for collecting and releasing residual gases; 9 - support device; 11, 31, 51 - pushing mechanism; 12 - hopper for feeding liquid slag; 13 - slag unloading mechanism; 14 - first drive device; 16 - device for collecting cold slag; 17 - hopper for cold slag; 18 - collector for dry sludge; 19 - hopper for dry sludge; 52 - device for transporting sludge; 53 - device for unloading dry sludge; 54 - second drive device; 32 - third drive device; 100 - high-temperature slag; 200 - sludge.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Как показано на фиг. 1-4, устройство для интегрированной сухой грануляции расплавленного шлака и сушки шлама в соответствии с настоящим изобретением включает:As shown in Fig. 1-4, the device for integrated dry granulation of molten slag and sludge drying according to the present invention includes:
устройство 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака, имеющее цилиндрическую конструкцию, содержащее: проталкивающий механизм 11, установленный на его внутренней стенке, бункер 12 для подачи расплавленного шлака, установленный на его входе, и механизм 13 выгрузки шлака, установленный на его выходе; при этом устройство 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака снабжено первым приводным устройством 14, предназначенным для приведения его в состояние вращения;a device 1 for cooling the molten slag, having a cylindrical structure, comprising: a pushing mechanism 11, mounted on its inner wall, a hopper 12 for feeding the molten slag, mounted at its inlet, and a slag unloading mechanism 13, mounted at its outlet; wherein the device 1 for cooling the molten slag is provided with a first drive device 14, intended to set it in a state of rotation;
стальные шары 2 и устройство 3 транспортировки стальных шаров, соединенное со входом устройства 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака;steel balls 2 and a device 3 for transporting steel balls, connected to the input of the device 1 for cooling treatment of molten slag;
желоб 4 для стальных шаров высокой температуры, один конец которого соединен с выходом устройства 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака;a trough 4 for high-temperature steel balls, one end of which is connected to the outlet of the device 1 for cooling the molten slag;
устройство 5 для сушки шлама, имеющее цилиндрическую конструкцию, содержащее: проталкивающий механизм 51, установленный на его внутренней стенке, устройство 52 для транспортировки шлама, установленное на входе для шлама, и устройство 53 для выгрузки сухого шлама, установленное на выходе, при этом устройство 5 для сушки шлама соединено со вторым приводным устройством 54, предназначенным для приведения его в состояние вращения; при этом вход устройства 5 для сушки шлама соединен с другим концом желоба 4 для стальных шаров высокой температуры.a device 5 for drying sludge, having a cylindrical structure, containing: a pushing mechanism 51, installed on its inner wall, a device 52 for transporting sludge, installed at the sludge inlet, and a device 53 for unloading dry sludge, installed at the outlet, wherein the device 5 for drying sludge is connected to a second driving device 54, intended to bring it into a state of rotation; wherein the inlet of the device 5 for drying sludge is connected to the other end of the trough 4 for high-temperature steel balls.
Кроме того, вход для стальных шаров устройства 3 транспортировки стальных шаров сообщается с выходом устройства 5 для сушки шлама через желоб 6 для стальных шаров низкой температуры, а выход для стальных шаров устройства 3 транспортировки стальных шаров соединен с бункером 12 для подачи расплавленного шлака устройства 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака через желоб 7 для стальных шаров, так что устройство 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака, устройство 3 транспортировки стальных шаров и устройство 5 для сушки шлама расположены встык в треугольной конфигурации.In addition, the inlet for steel balls of the device 3 for transporting steel balls communicates with the outlet of the device 5 for drying sludge through the chute 6 for low-temperature steel balls, and the outlet for steel balls of the device 3 for transporting steel balls is connected to the hopper 12 for feeding molten slag of the device 1 for cooling treatment of molten slag through the chute 7 for steel balls, so that the device 1 for cooling treatment of molten slag, the device 3 for transporting steel balls and the device 5 for drying sludge are arranged end to end in a triangular configuration.
Предпочтительно устройство 3 транспортировки стальных шаров расположено так, что его выходной конец ориентирован наклонно вверх под углом наклона 25°-80° относительно горизонтальной плоскости.Preferably, the device 3 for transporting steel balls is arranged so that its output end is oriented obliquely upward at an angle of inclination of 25°-80° relative to the horizontal plane.
Предпочтительно устройство 3 транспортировки стальных шаров имеет цилиндрическую конструкцию и содержит проталкивающий механизм 31, расположенный на его внутренней стенке, при этом устройство 3 транспортировки стальных шаров соединено с третьим приводным устройством 32, предназначенным для приведения его в состояние вращения.Preferably, the device 3 for transporting steel balls has a cylindrical structure and contains a pushing mechanism 31 located on its inner wall, wherein the device 3 for transporting steel balls is connected to a third drive device 32 intended to bring it into a state of rotation.
Предпочтительно устройство 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака расположено таким образом, что его впускной конец ориентирован наклонно вниз под углом наклона 0°-45°, предпочтительно 5°-15° относительно горизонтальной плоскости.Preferably, the device 1 for cooling the molten slag is arranged in such a way that its inlet end is oriented obliquely downwards at an angle of inclination of 0°-45°, preferably 5°-15° relative to the horizontal plane.
Предпочтительно устройство 5 для сушки шлама расположено горизонтально или расположено так, что его выходной конец направлен наклонно вниз под углом наклона 0°-15° относительно горизонтальной плоскости.Preferably, the sludge drying device 5 is positioned horizontally or positioned so that its outlet end is directed downwards at an angle of inclination of 0°-15° relative to the horizontal plane.
Предпочтительно механизм 13 выгрузки шлака и устройство 53 для выгрузки сухого шлама снабжены устройством 8 для сбора и выпуска остаточных газов.Preferably, the slag unloading mechanism 13 and the device 53 for unloading dry sludge are provided with a device 8 for collecting and releasing residual gases.
Предпочтительно каждое из первого приводного устройства 14 и второго приводного устройства 54 содержат кольцевое зубчатое колесо, расположенное на устройстве для охлаждающей обработки расплавленного шлака или устройстве для сушки шлама, и ведущее зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом, при этом ведущее зубчатое колесо расположено на выходном конце редуктора, соединенного с двигателем.Preferably, each of the first drive device 14 and the second drive device 54 comprises a ring gear located on the device for cooling the molten slag or the device for drying the sludge, and a drive gear engaged with the ring gear, wherein the drive gear is located at the output end of the gearbox connected to the engine.
Предпочтительно третье приводное устройство 32 содержит кольцевое зубчатое колесо, расположенное на устройстве для транспортировки стальных шаров, и ведущее зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом, при этом ведущее зубчатое колесо расположено на выходном конце редуктора, соединенного с двигателем.Preferably, the third drive device 32 comprises a ring gear located on the device for transporting steel balls, and a drive gear engaged with the ring gear, wherein the drive gear is located at the output end of the gearbox connected to the engine.
Предпочтительно каждый из проталкивающих механизмов 11, 51, 31 представляет собой спиральную лопатку.Preferably, each of the pushing mechanisms 11, 51, 31 is a spiral blade.
Предпочтительно устройство 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака, устройство 5 для сушки шлама и устройство 3 транспортировки стальных шаров снабжены опорными устройствами 9 на обоих концах.Preferably, the device 1 for cooling the molten slag, the device 5 for drying the sludge and the device 3 for transporting steel balls are provided with support devices 9 at both ends.
Предпочтительно механизм 13 выгрузки шлака соединен с устройством 16 для сбора холодного шлака, и под устройством 16 для сбора холодного шлака расположен бункер 17 для холодного шлака.Preferably, the slag unloading mechanism 13 is connected to the cold slag collecting device 16, and a cold slag bin 17 is located under the cold slag collecting device 16.
Предпочтительно устройство 53 для выгрузки сухого шлама соединено со сборником 18 для сухого шлама, и ниже сборника 18 для сухого шлама расположен бункер 19 для сухого шлама.Preferably, the dry sludge discharge device 53 is connected to the dry sludge collector 18, and a dry sludge bin 19 is located below the dry sludge collector 18.
Объединенный способ сухой грануляции шлака и сушки шлама по настоящему изобретению включает следующее.The combined method of dry granulation of slag and drying of sludge according to the present invention includes the following.
1) Перемешивание шлака и шаров и выдержка1) Mixing slag and balls and holding
Расплавленный шлак 100 высокой температуры и стальные шары 2 сначала направляют во вращающееся устройство 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака через бункер 12 для подачи шлака для выполнения перемешивания шлака и шаров. Расплавленный шлак 100 высокой температуры постепенно охлаждается и измельчается стальными шарами 2 и передает свое тепло стальным шарам 2. Расплавленный шлак 100 высокой температуры постепенно охлаждается и измельчается стальными шарами с образованием гранулированного шлака, имеющего диаметр частиц ≤150 мм и температуру ниже 400°С. Гранулированный шлак выгружают через устройство 13 для выгрузки шлака в хвостовой части устройства 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака, собирают устройством 16 для сбора холодного шлака и перемещают в бункер 17 для холодного шлака, расположенный ниже, для последующей обработки и использования ресурса. Стальные шары 2 высокой температуры, поглотившие тепло, продолжают продвигаться вперед по мере вращения устройства 1 для охлаждающей обработки расплавленного шлака и выгружаются в желоб 4 для стальных шаров высокой температуры. Отношение массы расплавленного шлака высокой температуры к массе стальных шаров составляет 1:50-100, а температура стальных шаров, поглотивших тепло, составляет 200-400°С.The molten high-temperature slag 100 and the steel balls 2 are first fed into the rotating device 1 for cooling the molten slag through the slag feeding hopper 12 to perform mixing of the slag and the balls. The molten high-temperature slag 100 is gradually cooled and crushed by the steel balls 2 and transfers its heat to the steel balls 2. The molten high-temperature slag 100 is gradually cooled and crushed by the steel balls to form a granulated slag having a particle diameter of ≤150 mm and a temperature below 400°C. The granulated slag is discharged through the slag discharge device 13 at the tail end of the device 1 for cooling the molten slag, collected by the cold slag collecting device 16 and moved to the cold slag hopper 17 located below for subsequent processing and resource use. The high-temperature steel balls 2, having absorbed heat, continue to advance as the molten slag cooling device 1 rotates and are discharged into the high-temperature steel ball chute 4. The mass ratio of the molten high-temperature slag to the mass of the steel balls is 1:50-100, and the temperature of the heat-absorbing steel balls is 200-400°C.
2) Сушка шлама2) Sludge drying
Стальные шары 2 высокой температуры транспортируют в устройство 5 для сушки шлама через желоб 4 для стальных шаров высокой температуры и смешивают на входе со шламом 200, залитым через устройство 52 для транспортировки шлама. Массовое отношение стальных шаров к залитому шламу составляет 2-10:1. Устройство 5 для сушки шлама вращается под действием второго приводного устройства 54, так что шлам 200 и находящиеся в нем стальные шары 2 переворачиваются, полностью и равномерно перемешиваются и обмениваются теплом. Шлам 200 высушивается с помощью стальных шаров 2 высокой температуры. Когда содержание влаги в шламе 200 достигает заданного значения, стальные шары 2 отделяют от шлама 200. Шлам 200 выгружают через устройство 53 для выгрузки сухого шлама, собирают в сборник 18 для сухого шлама и направляют в расположенный ниже бункер 19 для высушенного шлама для последующей обработки и использования ресурса. Охлажденные стальные шары 2 выгружают через выход.High-temperature steel balls 2 are transported to the sludge drying device 5 through the high-temperature steel ball chute 4 and mixed at the inlet with the sludge 200 poured through the sludge transport device 52. The weight ratio of the steel balls to the poured sludge is 2-10:1. The sludge drying device 5 is rotated by the second drive device 54, so that the sludge 200 and the steel balls 2 located therein are turned over, completely and uniformly mixed, and exchange heat. The sludge 200 is dried using the high-temperature steel balls 2. When the moisture content of sludge 200 reaches a predetermined value, steel balls 2 are separated from sludge 200. Sludge 200 is discharged through dry sludge discharge device 53, collected in dry sludge collector 18, and sent to a lower-lying bin 19 for dried sludge for subsequent processing and resource utilization. Cooled steel balls 2 are discharged through an outlet.
Далее стальные шары 2, выгруженные из устройства 5 для сушки шлама, поступают в желоб 6 для стальных шаров низкой температуры, по которому стальные шары транспортируют в устройство 3 транспортировки стальных шаров. Под действием силы тяжести и проталкивающего механизма 31 стальные шары 2 выгружают из выхода устройства 3 транспортировки стальных шаров, и они поступают в бункер 12 для подачи расплавленного шлака устройства 1 для охлаждающей обработки шлака, образуя циклический процесс обработки.Next, steel balls 2, discharged from sludge drying device 5, enter low-temperature steel ball chute 6, through which the steel balls are transported to steel ball transport device 3. Under the action of gravity and pushing mechanism 31, steel balls 2 are discharged from the outlet of steel ball transport device 3 and enter molten slag feed hopper 12 of slag cooling treatment device 1, forming a cyclical treatment process.
Параметры управления процессом в примерах настоящего изобретения подробно приведены в таблице 1.The process control parameters in the examples of the present invention are detailed in Table 1.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010758535.0 | 2020-07-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2846960C1 true RU2846960C1 (en) | 2025-09-22 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530914C1 (en) * | 2010-08-26 | 2014-10-20 | Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. | Treatment method and unit for treatment of high-temperature solid steel-smelting slag |
| US20190203307A1 (en) * | 2016-06-30 | 2019-07-04 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Roller treatment process and treatment device suitable for total-amount steel slag treatment |
| CN110330211A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | A kind of high-temperature steel slag couples the technique and device of desiccation with sludge |
| WO2020063745A1 (en) * | 2018-09-29 | 2020-04-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | Method and apparatus for direct drying of inorganic sludge with drum drawing process |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530914C1 (en) * | 2010-08-26 | 2014-10-20 | Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. | Treatment method and unit for treatment of high-temperature solid steel-smelting slag |
| US20190203307A1 (en) * | 2016-06-30 | 2019-07-04 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Roller treatment process and treatment device suitable for total-amount steel slag treatment |
| CN110330211A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | A kind of high-temperature steel slag couples the technique and device of desiccation with sludge |
| WO2020063745A1 (en) * | 2018-09-29 | 2020-04-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | Method and apparatus for direct drying of inorganic sludge with drum drawing process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7564939B2 (en) | Process and equipment for combined drying of dry granulated slag and sludge | |
| EP4112749B1 (en) | Apparatus and method for granulation and waste heat recovery and utilization of blast furnace slag | |
| CN109811095B (en) | A regenerative stainless steel slag waste heat recovery device and method | |
| CN101551199B (en) | Recovery method of steel slag residual heat and system thereof | |
| TW202026255A (en) | Method and apparatus for direct drying of inorganic sludge with drum drawing process | |
| CN101660014A (en) | Molten blast furnace slag sensible heat recovery method and device | |
| CN104988255A (en) | Method and equipment system for recycling liquid slag waste heat and super-micronizing tailings | |
| CN112146446A (en) | Blast furnace slag granulation heat exchange device based on multi-medium coupling | |
| CN102766706A (en) | Coal gasification system for waste heat of blast furnace slag | |
| CN101880737A (en) | System and method for recovering waste heat of continuous hot steel slag | |
| CN112142445A (en) | Method for preparing ceramsite by mixing municipal domestic sludge and shale | |
| CN111271978B (en) | High-temperature slag waste heat recovery system | |
| CN118582972A (en) | A process and device for comprehensive recovery and utilization of blast furnace slag waste heat | |
| CN104561405A (en) | Hot steel-making slag high-temperature solidification, pelletization and heat recovery method and equipment system thereof | |
| CN101007294A (en) | Magnetic separation concentration method | |
| CN1580189A (en) | Waste plastic processing method for increasing coke strength and its apparatus system | |
| CN212378525U (en) | High-temperature slag waste heat recovery system | |
| CN102766707B (en) | Blast furnace slag residual heat utilization system based on coal gasification principle | |
| RU2846960C1 (en) | Integrated drying method and device for drying granular slag and sludge | |
| CN103773911A (en) | Liquid slag granulation and waste heat dry process fluidization high-grade cascaded recycling method and liquid slag granulation and waste heat dry process fluidization high-grade cascaded recycling system | |
| CN1888081A (en) | Liquid blast furnace slag pelletizing method and apparatus for heat recovering process | |
| CN111408452A (en) | High-temperature industrial slag grinding waste heat utilization system and method | |
| CN114057371B (en) | Sludge drying treatment method based on particle heat source | |
| CN203728857U (en) | Quenching dry type recovery device for sensible heat of crushed molten blast furnace slag | |
| CN115722518A (en) | Low-carbon efficient recycling treatment system and method for building decoration garbage |