AT404361B - Verfahren und vorrichtung zum abkühlen von heissem eisenschwamm - Google Patents

Description

AT 404 361 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen von brikettiertem Eisenschwamm, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Heißer brikettierter Eisenschwamm muß, um gefahrlos mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand transportiert und gelagert werden zu können, einer der Herstellung des Eisenschwammes möglichst umgehend folgenden Abkühlung unterzogen werden.

Zur Abkühlung von heißem Schüttgut, wie gebranntem Material, beispielsweise Sinter oder Pellets, ist es bekannt (AT-358.617 B), das Schüttgut durch einen Schachtkühler zu führen und im Gegenstrom Kühlluft durch den Schachtkühler zu leiten. Für eine effiziente Abkühlung des Eisenschwammes bis zur gewünschten Endtemperatur, beispielsweise zwischen 70 und 80 *C, ist es erforderlich, eine große Menge von Kühlluft durch den Schachtkühler zu drücken, wofür ein hoher Energieaufwand erforderlich ist. Weiters kommt es durch die dabei auftretenden hohen Luftgeschwindigkeiten zu einem verstärkten Abführen von Schüttgut mit der aus dem Schachtkühler austretenden Kühlluft, insbesondere wenn dieses nur eine geringe Korngröße aufweist.

Aus der DE-29 35 707 C1 ist es bekannt, heißen brikettierten Eisenschwamm dadurch abzukühlen, daß er in einen Abschrecktank eingebracht wird, in dem er auf die gewünschte Endtemperatur abgekühlt wird. In der DE-29 35 707 C1 ist weiters erwähnt, daß anstelle des Abschrecktanks auch eine Luftkühlung vorgesehen sein kann.

Aus der DE-29 28 501 C1 und der DE-26 25 223 C1 ist es weiters bekannt, heißen brikettierten Eisenschwamm durch einen Quenchtank mit Hilfe eines Förderbandes zu führen, wobei die Eisenschwammbriketts, die mit einer Temperatur von 550 bis 700 *C anfallen, auf etwa 80 bis 90 *C abgekühlt werden. Nach Herausführen der Eisenschwammbriketts aus dem Quenchtank trocknen dieselben durch die in ihrem Inneren vorhandene Restwärme auf.

Nachteilig bei diesen bekannten Tauch-Wasserkühlungen ist, daß die dem Transport der heißen Eisenschwammbriketts dienenden mechanischen Teile abwechselnd in Kontakt mit heißem Wasser mit hohem Fest-, C02- und Schwebstoffgehalt und Umgebungsluft treten, so daß diese Teile einem sehr hohen Verschleiß unterliegen. Durch den Kontakt des sehr heißen Schüttgutes mit KUhlwasser ergibt sich die Gefahr von Wassergasreaktionen. Die Wasserkühlung ist infolge des Leidenfrost'schen Phänomens, das in diesem hohen Temperaturbereich sehr intensiv auftritt, zudem wenig effizient. Die hierbei aus Wasserdampf gebildete Isolierschicht an der Schüttgutoberfläche wirkt sich im hohen Temperaturbereich stark verschlechternd auf den Wärmeübergang aus. Weiters kommt es durch den Kontakt des noch heißen Schüttgutes mit dem Kühlwasser zu einer Verminderung der Produktqualität u.zw. durch Abplatzen von Material des Schüttgutes. Hierdurch fällt sehr viel Feinmaterial an, welches der Funktion mechanisch bewegter Teile von Förderanlagen etc. abträglich ist und bei der weiteren Verarbeitung des Schüttgutes oft ebenfalls unerwünscht ist, insbesondere bei der weiteren Verarbeitung von Eisenschwammbriketts.

Aus der DE-29 28 501 C1 ist es weiters bekannt, ein Brikettband auf einen Förderer aufzugeben und mit Flüssigkeit zu besprühen, wodurch das Brikettband auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 350 *C abkühlt. Auch hierbei kommt es zu den oben beschriebenen Nachteilen, nämlich zu Wassergasreaktionen, zum Auftreten des Leidenfrost'schen Phänomens und damit zu ungleichmäßiger und unzureichender Kühlung sowie zu thermischen Spannungen und dadurch bedingt zu Abplatzungen.

Aus der CH-654.652 A5, der GB-1 438 852 A und der JP-63-7341 A ist es bekannt, zu kühlendes Gut in einem ersten Kühlschritt mit gasförmigem KUhlmedium und in einem zweiten Kühlschritt mit einem flüssigen Kühlmedium zu kühlen, wobei gemäß der GB-1 438 852 A5 auch während des zweiten Kühlschrittes mit einem gasförmigen Kühlmedium zusätzlich gekühlt werden kann. Insgesamt beschäftigen sich die Dokumente mit einer Qualitätsverbesserung des zu kühlenden Produktes. Auf die besondere Problematik beim Abkühlen von heißem Eisenschwamm ist nicht näher eingegangen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche einen störungsfreien Ablauf der Kühlung bei optimaler Ausnutzung der Kapazität der Kühleinrichtung ermöglichen. Insbesondere soll hierbei eine Einsparung von Kühlmittel gegenüber herkömmlichen Verfahren durch eine besonders effiziente Verwendung desselben möglich sein. Der Eisenschwamm soll eine hohe Produktqualität aufweisen, wobei eine Bildung von Feinteilen während des Kühlens möglichst unterbleibt Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens soll einer geringen Beanspruchung unterliegen und damit eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: • der heiße Eisenschwamm wird in einem ersten Kühlschritt ausschließlich von einem gasförmigen Kühlmedium, vorzugsweise Kühlluft, durchströmt und währenddessen schonend gekühlt, • worauf in einem zweiten Kühlschritt der Eisenschwamm mit einem flüssigen Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, besprüht wird und so intensiv auf die gewünschte Endtemperatur gekühlt wird, 2

AT 404 361 B • wobei der heiße Eisenschwamm während des ersten Kühlschrittes auf eine Temperatur mindestens im Bereich der Hälfte der Temperatur des heißen Eisenschwammes, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb dieser Temperatur, gekühlt wird.

Erfindungsgemäß wird der Einsatz des flüssigen Kühlmediums besonders effizient, vor allem da die Intensität, mit der das Leidenfrost'sche Phänomen auftritt, und dessen Isolierwirkung bei tieferen Temperaturen wesentlich geringer ist als bei hohen Temperaturen.

Hierbei wird vorzugsweise während des zweiten Kühlschrittes der Eisenschwamm zusätzlich von einem gasförmigen Kühlmedium durchströmt, wodurch ein besonders intensiver Kontakt des Schüttgutes mit dem Kühlmedium gelingt.

Zweckmäßig wird daß das heile Schüttgut während des ersten Kühlschrittes auf eine Temperatur mindestens im Bereich der Hälfte der Temperatur des heißen Schüttgutes, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb dieser Temperatur, gekühlt.

Vorzugsweise wird der erste Kühlschritt über eine größere Zeitdauer als der zweite KUhlschritt, vorzugsweise über eine Zeitdauer von mehr als 60 % der Gesamtkühlzeit, durchgeführt.

Um einen besonders guten Kontakt des gasförmigen Kühlmediums mit dem Eisenschwamm zu erzielen, erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Beaufschlagung mit gasförmigem Kühlmedium durch Drücken oder durch Saugen, wobei der Eisenschwamm in Form eines Bettes auf einer gasdurchlässigen Auflage aufgebracht wird.

Eine bevorzugte Art der Beaufschlagung des Eisenschwammes mit flüssigem Kühlmedium erfolgt durch Eindüsen des flüssigen Kühlmediums in einen Luftstrom. Auch hierdurch gelingt es, einen Isoliereffekt aufgrund von sich an der Eisenschwammoberfläche bildendem Wasserdampf weitgehend zu vermeiden.

Um die Staubbelastung der Kühlluft zu verringern und zur Schonung der Vorrichtung wird vorteilhaft vor dem ersten Kühlschritt eine Staubabsaugung durchgeführt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Kombination nachfolgender Merkmale gekennzeichnet. • eine gasdurchlässige Auflage für den Eisenschwamm, mit der der Eisenschwamm durch die Vorrichtung bewegbar ist, • eine die Auflage zumindest teilweise umgebende Gasleiteinrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kühlmediums zum Eisenschwamm, • Sprühdüsen zum Aufsprühen eines flüssigen Kühlmediums auf den Eisenschwamm, wobei • die Sprühdüsen erst in der zweiten Hälfte - in Bewegungsrichtung der den Eisenschwamm mitnehmenden Auflage gesehen - der Vorrichtung angeordnet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage von einem Endlos-Förderband, wie einem Plattenband, gebildet ist, dessen oberes Bandtrum zur Aufnahme des heißen Eisenschwammes dient.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist als Auflage für den Eisenschwamm einen als Rundküh-ier ausgebildeten Gitterrost auf.

Vorzugsweise erstreckt sich die Gasleiteinrichtung auch über den Bereich der Sprühdüsen.

Zweckmäßig durchläuft die den Eisenschwamm aufnehmende Auflage nach Aufbringen des Eisenschwammes und vor Eintritt in die Gasleiteinrichtung eine Staubabsaugeinrichtung.

Zur Aufbringung des flüssigen Kühlmediums sind entweder Einstoffdüsen oder Zweistoffdüsen vorgesehen, wobei über letztere flüssiges Kühlmedium als auch gasförmiges Kühlmedium dem Schüttgut zuführbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 eine erfindungsge-mäße Kühlvorrichtung in schematischer Darstellung in Seitenansicht und Fig. 2 den sich hierbei einstellenden prinzipiellen Temperaturverlauf über die Länge der Kühlstrecke veranschaulichen. Fig. 3 zeigt die konstruktive Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, ebenfalls in Seitenansicht.

Gemäß der in der Zeichnung, Fig. 1, dargestellten Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung mit einem kontinuierlich und gleichförmig angetriebenen Endlos-Förderband 1, wie einem Plattenband, ausgestattet, dessen oberes Bandtrum 2 als Auflage für heiße Eisenschwammbriketts dient. Dieser Eisenschwamm 3 wird auf das gasdurchlässige Endlos-Förderband 1 zweckmäßig in Bandform aufgebracht, z.B. in einer Schichthöhe 4 von etwa 200 mm und in einer Breite entsprechend der Bandbreite, wie z.B. etwa 1000 mm. Die Aufgabe des Eisenschwammes 3 erfolgt zur Bildung eines möglichst gleichförmigen Schüttgutbandes 9 mehrlagig über die Aufgabeschurren 5.

Bei Bewegen des Eisenschwammes 3 in Richtung des Pfeiles 6 durch Mitnahme mit dem Endlos-Förderband 1 wird dieses zunächst durch eine Entstaubungszone 7 geführt, die eine an eine Staubabsaugung 8 angeschlossene, das Schüttgutband 9 überdeckende Haube 10 aufweist In der Entstaubungszone wird das an den Brikettoberflächen haftende feine Material abgesaugt. 3

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Danach wird das Schüttgutband 9 durch eine Luftkühlzone 11 bewegt, in der der heiße Eisenschwamm 3 - er weist im Falle von brikettiertem Eisenschwamm eine Temperatur TA im Bereich zwischen 580 und 720 * C beim Aufbringen auf das Endlos-Förderband 1 aufausschließlich mit Hilfe von Kühlluft, gemäß Fig. 1 mit Hilfe von durch das Schüttgutband 9 von unten gedrückter Kühlluft, auf ca. 350 * C abgekühlt wird. Die Kühlluft wird mittels eines Kompressors 12 verdichtet und über eine Luftleiteinrichtung 13 dem oberen Bandtrum 2 derart zugeführt, daß die Luft gezwungen ist, das Schüttgutband 9 zu durchströmen.

Das Kühlluftsystem weist einen Schalldämpfer, eine Volumensstromregelung sowie nicht näher dargestellte Sammel- und Verteilkanäle inklusive der erforderlichen Absperreinrichtungen und Steuereinrichtungen auf.

Im etwa dritten Drittel des oberen Bandtrums 2 ist eine Wasserkühlzone 14 vorgesehen, in der der Eisenschwamm 3 mittels aufgesprühtem Wasser auf eine Oberflächentemperatur von etwa 85 * C intensiv gekühlt wird. Die Wasseraufsprühung erfolgt über ein Verteilsystem 15 über mehrere Sprühdüsen 16, die entweder als Einstoffdüsen oder als Zweistoffdüsen ausgebildet sind. Im Falle der Verwendung von Zweistoffdüsen werden diese mit aufbereitetem Wasser und Druckluft gespeist.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Luftzuführung auch über die Wasserkühlzone 14, so daß in der Wasserkühlzone 14 eine zusätzliche Kühlwirkung durch Kühlluft auftritt.

Die durch den heißen Eisenschwamm 3 gedrückte Luft und entstehender Dampf werden in einer Ableitungshaube 17 gesammelt und über eine nicht näher dargestellte Absaugung mit Reinigungseinrichtung abgeleitet.

Nachdem der Eisenschwamm 3 das Endlos-Förderband 1 verlassen hat und über eine Austragsschurre 18 weitergefördert wird, erfolgt das Abtrocknen des Eisenschwammes 3 durch die in ihm noch verbliebene Restwärme.

Anhand der Fig. 2 ist die besonders hohe Effizienz des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens deutlich zu ersehen. Mit voller ununterbrochener Linie I ist der Temperaturverlauf an der Oberfläche des Eisenschwammes 3 über die Länge der Kühlvorrichtung dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Eisenschwamm 3 in der Luftkühlzone 11, in der ausschließlich mit Luft gekühlt wird, eine sanfte und schonende Abkühlung erfährt. Erst wenn der Eisenschwamm 3 eine Temperatur etwa im Bereich der Hälfte der Ausgangstemperatur TA oder darunter durch die ausschließliche Luftkühlung erreicht hat, setzt erfindungsgemäß die Wasserkühlung ein, die eine im Vergleich zur Luftkühlung verhältnismäßig schroffe und intensive Kühlung des Eisenschwammes 3 bewirkt. Die hierdurch nach relativ kurzer Kühlzeit erreichte Endtemperatur des Eisenschwammes 3 ist mit TE bezeichnet.

Mit strichlierter Linie II ist in Fig. 2 der Temperaturverlauf des Eisenschwammes 3 veranschaulicht, der bei ausschließlicher Luftkühlung über die Gesamtlänge des oberen Bandtrums 2 eintreten würde. Die hierbei erzielte Endtemperatur T'E des Eisenschwammes liegt deutlich über der erfindungsgemäß erzielten Endtemperatur TE. Um ausschließlich mit Luftkühlung die erfindungsgemäße Endtemperatur TE erreichen zu können, müßte sich die Vorrichtung über eine wesentlich größere Länge erstrecken und/oder es müßte der Luftdurchsatz mengenmäßig wesentlich erhöht bzw. die Schichthöhe 4 des Schüttgutbandes 9 und damit die spezifische Durchsatzmenge vermindert werden.

Mit strichpunktierter Linie III ist in Fig. 2 eine Abkühlkurve veranschaulicht, die sich bei einer Kühlung des Eisenschwammes 3 ergeben würde, wenn dieser Eisenschwamm 3 in einem Anfangsbereich ausschließlich mit flüssigem Kühlmedium, d.h. Kühlwasser, besprüht wird. Es ist zu erkennen, daß zunächst eine schroffere Abkühlung als mit Luft stattfindet, daß jedoch infolge des Auftretens des Leidenfrost'schen Phänomens im verstärkten Ausmaß die Effektivität der Kühlung nicht die der erfindungsgemäßen Kühlwirkung erreicht d.h. die ausschließlich mit flüssigem Kühlmedium erzielbare Endtemperatur T”E liegt ebenfalls Uber der erfindungsgemäß erzielten Endtemperatur TE; also müßte auch hier die Kühlvorrichtung länger gestaltet sein bzw. der Eisenschwamm längere Zeit mit Kühlmedium beaufschlagt werden.

Zusätzlich stellt sich hier noch die Gefahr der Bildung von Wassergasreaktionen sowie eine Verminderung der Produktqualität ein, da die schroffe Abkühlung im hohen Temperaturbereich TA für Eisenschwamm zu Abplatzungen und damit zur Bildung von Feinanteilen in unzulässigem Ausmaß führen kann.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Beispielsweise ist es möglich, anstelle des Endlos-Förderbandes 1 einen Rundkühler vorzusehen, der von einem gasdurchlässigen Rost gebildet ist und der sich langsam dreht, wobei der auf dem Rost aufgebrachte Eisenschwamm während einer Drehung des Rostes, beispielsweise um 260 *, mittels Kühlluft und anschließend mittels Kühlwasser gekühlt wird. Weiters ist es auch möglich, die Luftzuführung alleine in der Luftkühlzone 11 durchzuführen und in der anschließenden Wasserkühlzone 14 ausschließlich mit Ein - oder Zweistoffdüsen zu arbeiten. Die Kühlluft kann durch Saugen oder Drücken von unten oder von oben durch das Schüttgutband 9 geleitet werden. 4

Claims (13)

1. AT 404 361 B Patentansprüche 1. Verfahren zum Abkühlen von brikettiertem Eisenschwamm, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: • der heiße Eisenschwamm (3) wird in einem ersten Kühlschritt ausschließlich von einem gasförmigen Kühlmedium, vorzugsweise Kühiluft, durchströmt und währenddessen schonend gekühlt, • worauf in einem zweiten Kühlschritt der Eisenschwamm (3) mit einem flüssigen Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, besprüht wird und so intensiv auf die gewünschte Endtemperatur (TE) gekühlt wird, • wobei der heiße Eisenschwamm (3) während des ersten Kühlschrittes auf eine Temperatur mindestens im Bereich der Hälfte der Temperatur (TA) des heißen Eisenschwammes, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb dieser Temperatur, gekühlt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend des zweiten Kühlschrittes der Eisenschwamm (3) zusätzlich von einem gasförmigen Kühlmedium durchströmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlschritt über eine größere Zeitdauer als der zweite Kühlschritt, vorzugsweise über eine Zeitdauer von mehr als 60 % der Gesamtkühlzeit, durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit gasförmigem Kühlmedium durch Drücken oder durch Saugen erfolgt, wobei der Eisenschwamm in Form eines Bettes (9) auf einer gasdurchlässigen Auflage (2) aufgebracht wird.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit flüssigem Kühlmedium durch Eindüsen des flüssigen Kühlmediums in einen Luftstrom erfolgt.
6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Kühlschritt eine Staubabsaugung durchgeführt wird.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Kombination nachfolgender Merkmale: • eine gasdurchlässige Auflage (2) für den Eisenschwamm (3), mit der der Eisenschwamm (3) durch die Vorrichtung bewegbar ist, • eine die Auflage (2) zumindest teilweise umgebende Gasleiteinrichtung (13, 17) zum Zuführen eines gasförmigen Kühlmediums zum Eisenschwamm (3), • Sprühdüsen (16) zum Aufsprühen eines flüssigen Kühlmediums auf den Eisenschwamm (3), wobei • die Sprühdüsen (16) erst in der zweiten Hälfte - in Bewegungsrichtung der den Eisenschwamm (3) mitnehmenden Auflage (2) gesehen - der Vorrichtung angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage von einem Endlos-Förderband (1), wie einem Plattenband, gebildet ist, dessen oberes Bandtrum (2) zur Aufnahme des heißen Eisenschwammes (3) dient.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (2) von einem als Rundkühler ausgebildeten Gitterost gebildet ist.
10. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gasleiteinrichtung (13, 17) auch über den Bereich der Sprühdüsen (16) erstreckt.
11. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Eisenschwamm (3) aufnehmende Auflage (2) nach Aufbringen des Eisenschwammes (3) und vor Eintritt in die Gasleiteinrichtung (13, 17) eine Staubabsaugeinrichtung (8, 10) durchläuft.
12. 12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung des flüssigen Kühlmediums Einstoffdüsen (16) vorgesehen sind. 5 AT 404 361 B
13. 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung des flüssigen Kühlmediums Zweistoffdüsen (16) vorgesehen sind, durch die sowohl flüssiges Kühlmedium als auch gasförmiges Kühlmedium dem Eisenschwamm (3) zuführbar sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen