DE1508494A1 - Vorrichtung zum Erhitzen von feinverteiltem Material,wie Erzen,insbesondere zur Verwendung mit einer Pelletieranlage - Google Patents

Description

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Patentanwälte Π* "R V Π I ^Τ4·β™™< Ch«mlndu. MO«d»n

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10« Februar 1966 E-54084

AETHUB G. HO KEE ft COMPANY 2300 Chester Avenue, Cleveland» ObIo₁ /.St.A=

Vorrichtung zum Erhitzen von fein verteiltem Material, wie Erzen, insbesondere zur Verwendung mit einer

Pelletieranlage

Bio vorliegende Erfindung betrifft dao Stückigmaohen beziehungsweise Pelletleren von fein verteilten Materialien, wie zum Beispiel Erzen oder anderen achmelzbaren Metallverbindungen, mittels Erhitzen und insbesondere zu einer Verrichtung zum Erhitzen derartiger Materialien« um sie duroli die Terbroimung von teilchenförmigen fee»ten Brennstoff, wie Kohle, οtückig au machen.

Die vorliegejide Erfindung lksst sich vorteilhaft in Ver~ bindung mit verschiedenen Pellsti.erverfahren für unterschied-

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liehe Arten fein vorteilter Materialen anwenden» wird jedoch nachstehend in erster Linie in Zusammenhang alt dem Pelletieren von angereichertem Eisenerz beschrieben» um durch Wärme gewartete Pellets zu erhalten» die eine ausreichende Stärke und Härte haben» damit sie befördert» verschifft, ge lagert und in Hochöfen oder andere Schmelzνorrichtungen eingegeben werden können. Das ,erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung sind in solchen Fällen besonders vorteilhaft.

Bei der Herstellung von derartiger durch Wärme gehärteten Eisenerzpellets werden Wasser» fsin verteiltes Erz, Erz~ konzentrat, Flugstaub oder andere Eisen mitführende Materialien entweder allein oder mit festen Brennetoffteilchen, Flussmitteln oder anderen Substanzen zusammen vermischt» um eine feuchte, oshlewmartige Kasse su bilden, die darauf in geeigneter und wohlbekannter Weise in grüne Kugeln geformt wird. Soweit diee π ei glich ist, haben diese Kugeln eine gleichmassige, gewünschte Grosse« die gewöhnlich zwischen etwa 6 und 25 m» Durchmesser liegt, und vorzugsweise zwischen etwa 10 und 13 mm JDurcbaiesser. Eas Pelletieren, welches eine entsprechende (Trocknung und Erwärmung der Kugeln erfordert, entfernt die Feuchtigkeit und festigt dieselbe durch eine durch Wfönce erfolgende Erhärtung, so das3 sie darauf geför-

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dert, verschifft» gelagert und ml^ üblichen Vorrichtungen einer Beschickungsanlage zugeführt werden können. Pellttieranlagen alt horizontalem Wanderrost und Rostofen sind die an meisten verwendeten Pelletiermaschinen.

Eine typische Pelletiermaschine mit horizontalem Wanderrost besitzt eine Anzahl von Schienen, welche in der Material tragenden Bahn des Rostes anelnandergrenzen und einen kontinuierlichen Wanderrost bilden, der einen durchlässigen Herdboden und nach oben gerichtete, gegenüberliegende Seitenwände besitst. Bei einem typischen Pelletiervorgang auf einer derartigen Maschine werden die grünon Kugeln in einer Lage oder einem Bett vorgegebener Dicke am Beschickungsende der Bahn dos Rostes angeordnet, während der Rost sich längs eines Pelletierwegea bewegt, in welchem die Kugeln einem Trocknungsvorgang, einer Hochtemporaturorhitzung und KUhI- - oö«r anderen Behandlungen ausgesetzt werden, während sich J der Rost duroh eohrere Zonen der Pelletiermaschine bewegt. Diese« Verfahren erfordert die BurcbAeitun·; von Luft in die Kühlzone und ton fieieeen Gasen in die anderen Zonen, durch da» Bett flor aus Rost befindlichen Kugeln, und zwar entweder mit einem r.ach oben odor uncen gerichtetem 3ug oder mit Eilte eice · Kombinat:¹.on von nach unten \md cbon gerichteten

Eine typische Röstofen-Pelletiermaschine besitzt einen ähnlichen aber kürzeren Wanderrost, der .einen durchlässigen Herdboden und sich nach oben erstreckende» gegenüberliegende Seitenwände aufweist. Die grünen Kugeln werden am Rost angeordnet und durchlaufen Trocken-und Vorwärmzonen am Rost in welchen die Kugeln teilweise erhärten; die Kugeln gelangen vom Root in einen Drehofen, welcher um eine Achse rotiert, die ausgehend vom Beschickungsende zum Abgabeende -hin geneigt ist, von welchem die Kugeln zu einem Kühler gelangen. Heisse Verbrennungsgase warden in den Ofen an seinem Abgabeende eingeführt und beenden die durch Wärme erfolgende Erhärtung der Kugeln; die Gasο verlassen den Ofen und gelangen einmal oder mehrere Male nach unten durch den Rost für die Erwärmungevorgänge, die am Rost stattfinden.

Bisher wurden die in derartigen Pelletiermaschinen verwendeten Saae durch die Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen Brennet offer- erhalten, die mit der primären Verbrennungsluft vermischt und in einer sekundären Verbrennungs- * luft verbräm..* werden, uxa die gewüneehten taeisaen Gase bei äsr gewünsch :en 5?emperatur zu liefern» Obwohl grosee Anetrenguqgen und viel Geschick darauf verwendet wurden, mit

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derartigen Brennstoffen einen möglichst hoben Wirkungsgrad au erzielen, sind die Brennstoffkosten einer der wesentlichen Beetandteile in den Betriebskosten pro Nettotonn· hergestellter Pe?.lets, da hohe Temperaturen und grosse Wärmemengen erforderlich sind, und die Kosten der flüssigen und gasförmigen Brennstoffe pro Wärmeeinheit relativ hoch sind· ^ Beispielsweise sind beim Felletieren von Eisenerz maximale Gastemperaturen von etwa 1315⁰C erforderlich und die Pellets müssen derartigen Temperaturen während einer erheblichen Zeitdauer ausgesetzt w-rclen. Obgleich die helssen Gase reeuperiert werden» bleiben die Wärmekoaten immer noch ein wichtiger Faktor in den Herstellungskosten der Pellets.

Feste, kohlonstoffhaltige Brennstoffe, wie a.B. Kohle, ergeben bemerkenswerte Möglichkeiten aur Verringerung der Koöten für die Wärme, welche der Pelletieranlage zugeführt I werden muss * üsi jedoch uaxim^le Ersparnisse in den Brennst of fkoe ten. ru ersielen» ist es erforderlich, die Kohle mit feinen* hoben Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbrennen υχιά u^üöEßhenewert, niederwertige, billige Kohle zu verwenden. derartige Kohlen entwickeln jedoch verhältnismässig grosse Ascheisengen während der Verbrennung, welche den Betrieb der Pelleiieismaschine durch Verstopfen oder Überziehen von Flä-

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Chen oder Kanälen oder anderen Seilen ode? Abrieb von Ge bläsen und Kanälen und dergleichen beeinträohtigen können. Weiterhin entstehen bei einer mit gutem Wirkungegrad erfolgenden Verbrennung von Kohle gasförmige Verbrennungsprodukt e, dleTemperatüren von über etwa 154O⁰C aufweisen» β* während die maximale Temperatur der beim Pelletierverfahren verwendeten Gape um bis zu einige Hundert jGkrad weniger sein muss.

Ba ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung» eine Pelletieranlage zu schaffen» welche die Verwendung von teilchenförmiger Kohle oder anderen geeigneten festen Brennstoffen für das Pelletieren von fein verteiltem Material gestattet» während die sich aus der Anwesenheit von Aaehe ergebenden Probleme verringert oder beseitigt werden. Ein weiteres Ziel w der Erfindung ist ea, eine Anlage dieser Art zu schaffen» welche das Verbrennen von festen Brennstoffen bei Temperaturen gestattet, die einen hohen Wirkungsgrad der Verbrennung ergeben» während die Abkühlung der Verbrennungagase auf die gewünschten niedrigeren Temperaturen aUglich ist, ohne dass die Plamtae gelöscht wird oder andere ungünstige Wirkungen eintreten. Ein weiteres Ziel ist die Herstellung einer Pelletieranlage» in welcher die beia Pelletierverfahren ver-

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wendeten Gase durch Verbrennen von teilchenförmigen festen •Brennstoffen hergestellt werden· Ein weiteres Ziel 1st die Herstellung eines Brenners sub Brennen von teilchenförmigen festen Brennstoffen» um die für das Pelletierverfahren be nötigten heiesen Gase unter Bedingungen zu erzeugen, bei
denen der Brennstoff mit hohem Wirkungsgrad verbrannt wird und die hei8βen Verbrennungsprodukte mit Luft vermischt werden, um die Temperatur der dabei entstehenden Oase auf die gewünschte Temperatur zu verringern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeiapielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Pelletieranlage unter Verwendung eines horizontalen» geradlinig verlaufenden Roatee,

Figur ?. einen Schnitt durch einen der Brenner länge der
Linie 2-2 dei* Figur 1_t aber in einem gröeeeren Maastab,

Figur 3 einen Schnitt länge der Linie 3-3 der Figur 2,
Figur 4 einen Schnitt längt der Linie 4-4 der Figur 2,

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?igtir 5 einen Schnitt durch eine andere Aueführungeform einer Pelletiermaschine mit horizontalem Rost, bei der mehrere Brennerdüaen im gleichem Brennergehäuse verwendet werden,

Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäasen Pelletieranlage mit einem Röstofen und

Figur 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 des verwendeten Brenners.

Pelletiermaschine mit einem horizontalen geradlinigen Rost gemäds den Figuren 1 bis 4 weist einen endlosen Wanderrost auf, der aue den üblichen Schienen 2 bekannter Bauart b»3tcht, wovon jede einen durchläseigen Boden 3 und gegenüfcerliegende Seitenwinde 4 besitzt. Die Pellets werden auf übliche Weise in einem oberen Materialförderweg 1a und einen unteren Rückweg 1b gehalten und gefördert, wenn em oberen Pörderv/eg die einzelnen Schienen aneinsndergrenzen, um einen kontinuierliche kanalförmigen Rott 1 zu bi?.den, welcher sich vom Beechickungeende zum Abgabeende der Maschine bewegt, wie durch die Pfeile gegeben iat und durch geeignete bekannte, nicht gezeigte Eirrichtungen angetrieben wird.

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Der Boat bewegt eich zwischen einer oberen Abzugshaube 5 und Gruppen von Kästen 6, 7» 8 und 9. Die Absugehaube ie* zweokmäsaigerwelae durch Übliche Trennwände 11, 12 und 13 unterteilt. Diese Trennwände» die Gruppen der Windkästen 6« 7, 8 und 9t und ihre jeweiligen Querkanäle 15, 16, 17 und 18, wie die zugehörigen noch zu beschreibenden Einrichtungen erzeugen eine Trockenzone 21 nit nach oben 'gerichteter . _— Strömung, eine Hochtemperaturzone 22 mit nach unten gerichteter Strömung und eine Kühlzone 24 mit nach oben gerichteter Strömung,die neben dem Abgabeende der Anlage liegt.

Wenn der Rost 1 grüne Sisenerzkugeln oder Pellets durch diese Zonen fördert, werfen die Grtinpellets zuerst Gasen mit einer Temperatur von etwa 43O⁰C bis 455⁰O in der Zone 21 ausgesetzt, ferner Gassn mit einer Temperatur von etwa 1290⁰C bis 137O°C in der Zone 22, abhängig von der Zusammensetzung der Pelieta, Gasen \ ait siner Temperatur von 43O⁰C bis | 455°0 in der Z one 25 und «ohlieeslich Luft mit Umgebungstemperatur in der Zone 24.

Die Grünpelleta bestehen aus fein verteiltem Erz oder Erzkonzentraten, Wasser und anderen vorausgehend angeführten Bestandteilen und werden in geeigneten ?elletiereinriehtungen

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hergestellt, beispielsweise in einer Felletiertromel genäee der amerikanischen Patentschrift 2 822 076« Die auf diese Weise gebildeten Grünpellet« werden auf das Beeohickungsende der oberen furderbahn des Rostes duroh eine geeignete Be- scbickungsvorrichtung 25 eingegeben» die au_;i einer geneigten RollenbeSchickung 26 aus seitHohen lagebildenden Einriohtungen 27 und, falls gefrischt, aus einer Einrichtung xur Bildung einer Herdlage besteht, die aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt ist· Die Grünpellets befinden sich in einem Bett 28 (?igur 2)» welohes auf dem kontinuierlichen durchlässigen Herd aufliegt, der durch die aneinandergrenzenden Bodenfläohen 2 gebildet wird und sich ferner «wischen den kontinuierlichen Seitenwänden befindet) die durch die aneinanderliegenden Seltenwände 4 der Schienen in der oberen Bahn dea Rostes gebildet werden. Nachdem die erhärteten Pellets vom Boat durch die Verschiedenen Zonen gefördert wurden,werden sie vom Abgabθende des Rostes an eine geeignete Aufnahmeeinrichtung 29 abgegeben·

Die Wärme, welche für das in der Anlage durchgeführte Ver-r fahren erforderlich 1st, wird durch Brenner 31 erzeugt, welche ihre heisäen Verbrennungegase in die Heiseone 22 abgeben. Zwei Brenner 31 sind dargestellt, jedoch können so-

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viele Brenner verwendet werden wie eur Ereielung dee gewUneohten Heireffektes erforderlich sind, Das dargestellte Syatea wird dasu verwendet_v um einen hohen Anteil der Eigenwäre« der heieeen Felleta wiederzugewinnen. In diese« Syetem wird TTmgebungaluft durch ein Gebläse 33 durch einen Kanal angesaugt und bei atmoaphäriachem Druck in einen Querkanal 18 eingeleitett der in Verbindung mit den Ifdndkäaten steht. Die luft gelangt aus dieaen Windkäeten durch den durchlas- Λ eigen Herd dea Rostea 1 und das darauf befindliche Bett der Pelleta in die Absugsabechnitte Über der Kühleone 24. Ein Teil der Luft, der nun durch die Pelleta auf etwa 43O⁰C bis 459⁰C erhitst wird, wird mittels eines Gebläses 35 durch einen Kanal 34 tu den Brennern 31 geleitet, um dort eine sekundäre Verbrennungs- und Kühlluft tu liefern, wie nachstehend erläutert wird. Eine Zweigleitung 36 kann, falls erwünscht, vorgesehen werden.

Der verbleibende Luftanteil, der von den Windkästen 9 zur " Zone 24 gefördert wird, bewegt sich seitlich in die Abeugs-

haube 5 unter der Trennwand 13 in eine LuftreBirkulations-

Eone 23, aus welcher er nach unten durch das Bett heisser Pellet8 in Windkästen 8 und in den Querkanal 17 gelangt. Diese Luft wird durch daa Gebläse 30 in den Kanal 37 geför-

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dert, und gelangt τοη dort dureb ·1μ Mit·· |β Is A·· Querkanal 15 und dl· Vindkaeten *· vod «urea 4«» ft«* im« da« darauf befindliche Bett von Qrttnpellet· im ti« frooken~ «one 21 de« Boetes. SiMt fcuft, weloh« «in· temperatur tob •tw 490 bie 459⁰O aufweist, «atf·»« «kertobfleffft«· fMoh^ ti^lceit Ton dta Pellet« «ad erhOht Ihre et «*·« reichend, ua ein Springen 4er Teilet· ««ta aa^felfeades Erhitzen auf höhere feaperatur «u vermeiden. Dl« Luft wird dann hei einer Temperatur van etwa 120⁰O duroh die tung 39 an die Atmosphäre abgegeben.

In der Hochtemperatur-Heiieone 22 gelangen hei··· 4Me ton etwa 1290 bis 137O⁰O, die,wie naohfolgaad auegefOort wird, Ton den Brennern 31 erseiigt werden, naoh unten 4mrah dae Pelletbett am Rost und erhiteen dieeee bei ihrem Xtarehgang duroh dieses und die folgenden ionen auf Pelletlertemperaturen. Sie heieeen Verbrenaungega··» welche 41· Bone ft ver~ laesen, gelangen in die Saug-Zug-Viadkietea 7, la den Querkanal 16 und in dae Öeblaee 38, duroh welche die β··· ale Abgase in einen Schornstein oder In elae Wttreerüokgewinnungavorrichtung abgegeben werden·

Der Aufbau und der Betrieb jedes der gezeigten Brenner 31 ergibt sich aus der folgenden Beschreibung In Verbindung mit

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den figuren 2 bis 4. Bid Abzugshaube 5 weist ein äueeeree Stahlgehäuse 41 auf» das mit einem feuerfesten Material 42 in üblicher Weise ausgekleidet ist. Jeder Brenner 31 bildet eine Verbrennungskammer 43 t dfe aus einer Seitenwand 44 und einer oberen Wand 45 gebildet 1st und jeweils eine metallische Umhüllung 46 und eine Auskleidung mit feuerfestem Na- ^ terial 47 aufweist« Die Verbrennungskammer waist einen oberen Abschnitt 48 auf, der einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum bildet und einen unteren Abschnitt 49t welcher divergierende Wände besitzt, die einen im wesentlichen konischen Innenraum begrenzen. Dieser untere Abschnitt steht mit dem Inneren dor Abzugohatibe 5 in Verbindung.

Die obere Wand 45 der Verbrennungskammer weist eine zentrale öffnung 51 auf, in welche eine vertikal angeordnete Brennerdüse 52 hineinragt. Die Brennerdüse 52 kann in Üblicher tfeie« «Uägebild3t sein und der Düsen, wie sie in übliohen horizontalen Verbrenmmgeanlegen für pulverisierte Kohl«» bsi Daapfgeneratoren verwendet werden, ähneln. Di· dargestellte Düse beaitst sin ia v/eaentliches stylindriaches rotarfb'raiges Gehäuse 53, das schraubenförmige Innenrippen 54 und eine verengte Auslasszone 55 aufweist. Die Düse besitit ferner eine Einlassöffnung 56, welche ausgebend von siner

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Leitung 57 im wesentlichen tangential an der Düee angeordnet ist. Die Leitung 57 iet in üblicher Weise an ein· nicht dargestellte Einrichtung bekannter Art angeschlossen_v welche eine Mischung von Primärluft und pulverisierter Kohl· zur und durch dia Düse fördert. Die Düse weist ein· eentra» 1· Rohranordnung 50 zur Einführung einer Zündflame oder φ zur wechselweisen Zuführung von Sas oder Ol als Brennstoff auf. Sie Düse besitzt an ihrem Einlass innere Ablenkrippen 58, um die gleicamäsaige Verteilung der Kohleteiolhen um den Umfang des DUaeninneren zu erleichtern; die schraubenförmigen Hippen 54 tragen dazu bei» eine gleichmässige Verteilung des durch die Düse hindurchtretenden Gemisches aus . Kohle und Luft aufrecht zu erhalten.

Di s Düae 52 wird von einem Ifetallgebäuee 61 umgeben, das einen kreisförmigen horizontalen Querschnitt aufweist und durch eine Leitung 62 alt der Leitung ?4 verbunden iet, welche von der KüiiKone 24 Heiseluft abführt · Das Gehäuse 61 i.st mit Flügeln 63 ausgestattet, die durch Handgriffe 64 einstellbar sind, us« eine spiralförmige Luftwirbelströmung vorc Gekäu3a 6Κ in die Yerbrerniungakaanaer 43 zu verursachen. Die Wirbeljtruraung weist dabei vorzugsweise den gleichen Drehein» auf v/ie die Wirbelströmung deo Kohle» und Primär-

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luftgemisohes, da· aus der DUee 52 austritt. Die Leitung 62 let ait eines Ventil 65 tür Einstellung der Luftströmung ausgestattet·

unterhalb de« Geniuses 61 liegt ein weiteres Gehäuse 66, das den oberen Teil 48 der Verbrennungskammer 43 umgibt (| und durch eine Leitung 67, die ein Regelventil 68 für die Luftströmung aufweist_r Bit der Leitung 34 verbunden ist · JDae Oehause 66 steht mit de« oberen« inneren Absohnitt der Verbrennungskammer durch öffnungen 69 In Verbindung. Diese öff- ; mtngen sind vorzugsweise in gleichen Abstand voneinander angeordnet und liegen im wesentlichen tangential In der oberen Wand der Verbrennungskammer, us eine Wirbelströmung ί von Luft durch die öffnungen su erseugen. Die öffnungen sind ferner vorsugawelae 'in';er einem ;iolehon l/inkel angeordnet» daus /on den Flammen der Brenner ausgehende Strahlung nicht " direkt auf die MetetlwUnde des Oahftuseu 66 auftrifft. Wie aus figur 4 ersichtlich 1st, sind die öffnungen 69 vorfcugewels« in solcher Winkellage angeordnet, da»β die durch eie eintretende Luft in einer Riohtun« gewirbelt wird, die um» gekehrten Drehsinn aufweist § wie die Sekundärluf tetrtJnung, welche durch die öffnungen 51 in der oberen Wand.der Yerbrenaungekomcer eintritt.

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Eine geeignete Mischung aus Kohle und Luft wird daher το» der Düse 52 in einer Wirbelbewegung abgegeben, welche duroh die Wirbelbewegung der Sekundärluftstrunung, dl· durch die öffnung 51 im oberen Teil der Verbrennungskaeer 43 ein tritt, verstärkt wird. Die resultierende wirksame Verbrennung der Kohle liefert Flammen - und heieee Verbrennungegaee. mit ~ Temperaturen in der Nähe von 154O⁰C oder «ehr, weloh· für die Erhitzung der Pellets eu hoch sind. Genäse vorliegender Erfindung wird diese Temperatur jedoch duroh die Suftthr von temperierender oder kühlender Luft redusiert, welohe durch die Offnungen 69 am Gehäuse 66 unterhalb der Düse 52 und von der öffnung 51, durch welche Sekundär-Verbrennungsluft eintritt, strömt. Diese Kühlluft wird in einer Menge und mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die durch dae Ventil 68 einstellbar ist und ausreicht,, um die Temperatur der heiseen Gase auf die gewünschte niedrige Temperatur von etwa 129O⁰C zu verringern. Da ferner die Luft im wesentlichen tangential durch die Offnungen 69 eintritt, wird Ihr eine Wirbelbewegung erteilt, durnh welche sie gründlioh alt den heie3on Varbrennungegasen vermischt wird, ohne daas die Flamme ausgeblasen wird. Die turbulente Wirbelbewegung des Gases und der flamme in der Verbrennungekammer befördert während der Verbrennung entatandene Asche von den Wänden

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der Verbrennungakammer weg und führt sie auf dos Pelletbrtt, wobei diese Ablagerung von Asche durch den Saugzug der Oase durch das Pelletbett erleichtert wird. Die gründllsohe Vermischung der Kühlluft mit den Verbrennungsgasen und Vermeidung einer Ablagerung werden gefördert« wenn, wie dargestellt, die» Kühlluft derart eingeführt wird, dass ei· eine Wirbelbewegung aufweist, welche jener der primären und sekundären Verbrennungsluft entgegengesetzt ist* Die Grünpellets im Bett 28 werden auf diese Weise durch ein Gas, welches in hohem Grade eine gleichmässige Temperatur und Zusammensetzung aufweist, auf die gewünschte Temperatur gebracht* Irgendwelche Aschenanteile, welche durch das Pellet·? bött gelangen, können ohne weiteres durch geeignete Asohenentfermmg3einrichtungen abgeführt werden, die im Leitungssystem angeordnet aind, durch welche die heissen Gase die Hochtemperaturzone verlassen.

Anstelle von mehreren getrennten Brennern gemäss den Figuren 1 bis 4 kann eine Pellet!ervcrrichtung Bit horizontalen Rost einen einzigen Brenner 70 aufweisen, wie er in Figur 5 dargestellt ist. Biese Figur zeigt einen Teillängsschnitt durch eine PelletieiEnschin?, welche jener in der Figur 1 en ähnlich iat, at sr einen einzigen Brenner 70 auf-

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weist, der eine einzige längliche Verbrennungskajeer 71 bV-sitst, die eine Seitenwand 72 aufweist, deren oberer Abschnitt vertikal,ausgebildet let und deren unterer Abschnitt geneigt angeordnet liegt, um die richtige Verteilung des Gases au erleichtern* Dieser' Brenner besitst mehrere BrennerdUaon 72, wovon jede identisch alt der vorausgehend in Verbindung mit den ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen sein kann* und ein Genäuse 74, schraubenförmige Rippen 75 und eine Bentrale Rohranordnung 76 sur Zündung oder zur Zuführung von Gas oder öl. Daa untere Bnde jeder dieser Düsen ragt in eine augehörige öffnung 77 Inder oberen Wand 78 der Verbrennungskammer.

Die unteren Abschnitte aller lUsen sind von einem Gehäuse 79 umgeben, in welcher· na jede Düse herum Flügel 80 liegen, die durch eine Vorrichtung f^s1 verstellbar sind, um der aus dem Gehäuse 79 kommendem Luft, welche durch jede öffnung 77 in die gemeinsame Verbrennungskammer 71 eintritt, eine spiralförmige Wirbelbevegung zu erteilen. Das Gehäuse 79 steht an einen Ende mit einer Zweigleitung 82 in Verbindung, welche in eine Leitung 34 eintritt, die, wie in äsr vorausgehenden Auaführuugsforra mit dtr Kühlzone der Pellet!eranlage verbinden lot. Da» andere Ende des Gehäuses

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•teht über eine Zweigleitung 83 «it einen Gehäuse 84 in Verbindung, welohes eine Kammer bildet, die den unteren Teil Verbrennungskammer 71 umgibt. Öffnungen 85 la oberen der Seitenwand 72 der Verbrennungekammer eorgen für .. »Ine Verbindung evlachen dea Inneren der Verbrennung»*·—r u«d des Inneren de» Gehäuses 84· Diese öffnungen liegen τογ- »ugsweise in einem Winkel sur Wand 72,um .der durohflieeeenden ^ Luft eine Wirbelbewegung su erteilen und auch um einen direkten Auffall von von den flaaaen auegehender Strahlung auf die inneren Vl&oben de» Oenäuaee 84 su verhindern.

Die Vorrichtung diese Auefübv-ungeform arbeitet in fthnlioher Welse wie die vorauege ende Aunfühnng. Eine Mleohung von Kohle und Luft wird dureh die Düsen 73 in die Verbrennung·« Inner injlBlert, wie duroh die Düse 52 der ereten AueifUhrung» und verbrennt «it guten Wirkungsgrad In Sekundärverbrennungsluft» die *it einer Wirbelbewegung duroh jede | der öffnungen 77 in der oberen Wand von Gehäuse 79 eugeftthrt wird, unterhalb der DiI β en 73 und der Öffnungen 77 für die Sekundirverbrennungeluft wird wiederum Kühlluft in einer Wirbelbewegung durch dl'*-Offnungeri 85 dor Seitenwand vom Oehäuse 84 zugeführt, um die Hochtemperatur-Verbrennungsgase su kUhlen und ein heiesec Gae eu erzougen, das die gewUnsoh-

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ten, im weeentlichen gleichmässlgen niedrigeren Temperaturen aufweist, die sum Erhitzen der Pellets im Bett 28 geeignet sind. Leitungen 82, 63 und 34 sind mit einstellbaren Ventilen 86, 87 und 88 auegeotattet, um eine richtige Mengeneinstellung der *5U den Gehäusen 79 und 84 fliessenden luft su gestatten.

Sine Rückgewinnung von Wärme aus den erhitzten Pellets und die Verwendung einer derartigen Wärme kann in gleioher Weise wie in der vorausgehend 'beschriebenen Ausführungsform erfolgen, so dass darauf nicht näher eingegangen wird.

Me Roetofen»Vorrichtung nach den Figuren 6 und 7 weist einen im wesentlichen horizontalen fiost 79 auf, der aus Schienen 91 besteht, welche durchlässige Herdflachen 92 und nach oben gerichtete Seitenwande 93 besitzen, die einen kenalföriaigen Rost bilden. Die Schienen werden durch geeignete, nicht dargestellt«* Einrichtungen in einer oberen Bahn in Richtung des in Figur 6 eingetragenen Pfeils bewegt und kehren in einer unteren Bahn zurück. Dieser Rost kann la wesentlichen dem in Verbindung mit Figir 1 beschriebenen ähneln, iofc aber von kürzerer Länge. Dor Roet 90 beechickt einei .Drehofen 94, welcher um eine gegen die Horizontale geneigte Achse rotiert, wobei das vom Rost ab-

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gewandte Ende das Abgabeende darstellt. Der gezeigte Drehofen besitzt einen geeigneten Kühler 95. Der Ofen let auf Rollen 96 gelagert und Über Zahnräder 98, 99 von einem Motor 97 angetrieben.

Grünpellets aus Elsenerz der vorausgehend beschriebenen Art werden, wie im vorstehenden erwähnt, in einer nicht ge- M zeigten Weise hergestellt und auf das Beschickungsende des Rostes 90 bei 101 eingegeben, beispielsweise durch eine Beschickungsvorrichtung wie sie bereits beschrieben wurde. Die Grünpellets wandern in Längsrichtung des Rostes durch die Abzugshaube 102 zum Abgabeende 103 des Rostes, von welchem sie in das Einlassende 104 des Ofens gelangen. Die Pellets werden auf dem Rost durch die vom Ofen kommenden lieiaeen Gase getrocknet und vorerwärmt. Die vorerwärmten Kugeln treten darauf in den Ofen ein und werden dort auf ihre End-Felletiertemperatüren gebracht, bevor sie an den ' Kühler 95 abgegeben werden. Vom Kühler gelangen sie in eine geeignete Abgabevorrichtung 10$·

Die erforderlichen heiβaen Verbrennungsgas« werden am Abgabeende des Ofens duroh einen Brenner 106 erzeugt, der später, beschrieben wird und gelangen in Längsrichtung des

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Ofens im Gegen at rom zur Bewegung der Pellets zu« Roet. Die Gase strömen nach unten durch den Rost in eine Vorheizzone 107 in der Abzugshaube 102 dee Rostes und werden unterhalb des Rostes durch eine Leitung 106 abgeführt, welche mit einem Gebläse 109 in Verbindung steht, welches die Oase, die einen Teil ihrer inneren Wärme verloren haben, sur Zone 111 fördert, wo sie für die Vortrocknung verwendet werden. Die Grase werden dann mittels eines Gebläses 113 durch die Leitung 112 abgezogen und durch die Leitung 114 als Abgase weggeführt oder einer Abgasverwertung oder anderen Einrichtung zugeführt·

Am Abgabeende des Ro3toa wird Kühlluft durch die Leitung 11$ durch ein Gebläse 116 zum Kühler 95 zugeführt, wobei das Gebläse ebenfalls die Luft durch die in Kühler befindlichen Pellets ansaugt. Erhitzte Luft wird durch die Leitung 116 abgegeben.

Der Brenner 106 erzeugt heisse Gase, velche die gewünschten zwischen 1290a und 1370⁰C liegenden Temperaturen aufweisen, wie anschliöoaend noch beschrieben wird. Die den Ofen verlassenden Gao3 haben eine Durchschni^tstemperatur von etwa 1065⁰CL oder höher unö gelangen durch öas Pelletbstt in' die

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Yorhelasone 107 des Roetee. Die Oase, welche diesen Abschnitt verlassen, weisen eine Durohsobnlttstemperatur von etwa 343⁰O auf und gelangen durch die Trockeneone 111 dea Rostes bevor ale alt ainer Temperatur von etwa 120⁰C in die Atmoaphäre ausgeatoasen werden.

Alle bisher beachriabanan Teile ait Ausnahme des Brenners *m 106 sind von üblicher Bauart und erfordern keine weitere Beschreibung.

Dar Brenner 106 dar Vorrichtung nach figur 6 lat in ver~ gröseertem Maeβtab la Figur 7 dargestellt. Er welat eine Brennerdüse 117 auf, die in gleioher Weise«wie vorausgehend beschrieben, aufgebaut let und ein Gehäuse 118 nit inneren splralfUralgen Rippen 119 und einem zentralen Rohraufbau 12t «ur Einführung von Jas oder Ol «la Brennstoff oder als Zündvorrichtung beaitet. Bus öehäuse 118 ateht durch eine Leitung 122 alt bekannten Einrichtungen in Verbindung, die •Ina geeignete Miaohuag von pulverförmiger «ohla und PrIvKrvarbraanungsluft liefern. Bai untere Teil der Düse 117 ist von einem Gehäuse 123 umgeben, das mit der Leitung 116 In Verbindung steht, welcher erhltete Luft aus dem Kühler 95 herbeiführt. Bas Gehäuse '.23 weist Fluge] 124 auf, die durch Handgriffe 125 einstellbar sind, üb der aus dem sen-

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tralen Seil dee Gehäuses auetretenden Luft eine migt Wirbelbewegung zu erteilen.

Eine Hülse 126» die mit feuerfestem Material auegekleidet iat und im wesentlichen Glockenform aufweist, nimmt aue der Düse 117 eine Mischung von pulverförmiger Kohle und Luft φ auf· Bin Teil der vom Gehäuse 123 auetretenden Luft gelangt duroh Öffnungen 127 in die Hülse '126. Der Rest» der vom Gehäuse austretenden Luft gelangt ausserhalb der Hülse' 126 duroh eine Leitung 128 in das Hauptgehäuse 129 der Brennerelnheitt das am Abgabeende dea Ofens 94 befestigt ist, so dass heieee Gase vom Brenner in den Ofen abgegeben werden kennen·

Sine BUlee 130» die la wesentlichen sylindrisoh ausgebildet «ein kann,1st aueeernalb der Hülse 126 derart angeordnet, ™ dass «le «loh Über tee Abgaeeende der Hülee 126 hinaus er~ atreokt und einen Baum IJI mischen dem Inneren der Hülse 130 und dem Xusseren der Hülse 126 bsgrenst. Bins swslte Hülse 132,die ebenfalls «ylindrieohe ?orm aufweisen kann, uoglbt die HUlee 130 uaA ihr Abgabeende eretreokt sieh Ober das Abgabeende der Hulee 130 hinaus, so dass ein Baus 133 zwischen den Hülsen 130 and 132 gebildet wird. Diese Hülsen

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werden vom Gehäuse durch flügelartige Halteelemente 134 und 135 getragen. Das Innere der glockenförmigen BUlee 126» der Abschnitt-des Inneren der Hülse 130, welcher sich über daa Ende der Hülse 126 hinaus erstreckt, und der Teil des Inneren der Hülse 132, der sich über das Ende der Hülse 130 hinaus erstreckt, bilden eine Verbrennungskammer 136, die koaxial zur gemeinsamen Achse liegen, um welche herum die Lufteintritteöffnungen 127 und 126 angeordnet sind und welche die Achse des kreisförmigen Innenraums des Ofens 94 bildet. Gegebenenfalls kann eine feststehende Zündflamme 134 vorgesehen sein«,

Die Luft, welche vom Gehäuse 123 durch die Öffnungen 127 in das Innere der Hülse 126 eintritt, ist sekundäre Verbrennungsluft, während die durch die zwischen den Hülsen 126 und 130 geöildete öffnung 131 strömende Luft sowie die zwischen den Hülsen 130 und 132 strömende Luft eine temperierende Luft darstellt , welche die Temperatur der äueserst belesen Verbrennung | gase, die duroh die wirksame Verbrennung von pulverförmiger Kohla in der Primär- und Sekun&är-Verbrennungsluft entstehen, auf die gewünschte Pelletiertemperatur verringert«

Die gesamte aus dem Gehäuse 123 austretende Luft fliesst in einer Wirbelströmung, welche ihr durch die Flügel 124 erteilt wird, um die Turbulenz und gründliche Vermischung der Sekunda: verbrennungsluft mit der Primärverbrennungsluft und der pulve:

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furalgen Kohle su fördern» wie auoh eine «rundliche Termisohung der temperierenden luft alt den helssen, bei der Terbrennung der Kohle entstehenden Yerbrennungsgasen. Die flugelartigen Balte« elemente 134 und 135 kOnnen ebenfalle In einem Winkel angeordnet sein, um der an ihnen vorbeietrömenden Lnft eine Wirbelbewegung au erteilen·

Duron die Wirbelbewegung und !turbulent dear luft werden duroh diese die Oberflächen der Hülsen 126» 130 und 132 wie auoh die Innenflächen des Gehäuaee 129 abgespült, um dabei die Ansammlung von Asche zu verhindern» und die Asche wird In den Ofen weiter gefördert, von welchem sie in den Kühler abgegeben und in die Pellets weitergeleitet oder in anderer Weis· entfernt werden kann. Die versetzte Anordnung der Hülsen 126» 130 und 132 verhindert, dass Strahlungen auf die Wände des Gehäuses 129 auftreffen, während die vorbeiströmende Luft ferner dasu beiträgt, dieses gegen eine schädliche Hitzeeinwirkung zu schützen»

In jedem der gezeigten AaefUhrungsformen wird daher durch den Brenner die gewünschte vollständige, wirksame Terbrennung von teilchenförmigen Brennstoff durchgeführt und die Oastemperatur auf die für das Stückigaaohen gwünschte niedrige Temperatur verringert und ferner eine schädliche Anaanmlung von Asche verhindert. -Diese Merkmale ermöglichen die Durchführung des gewünschten Pelletiervorgangs mit geringeren Brennstoffkoeten

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ale dlee bisher möglich war.

Die Erfindung wurde Im vorausgehenden In Verbindung mit dem Pelletieren von Eieenoxyden beschrieben, ee let jedoch offensichtlich, daae ale aueh bein Felletieren von anderem pelletierbaren Material verwendet werden kann« Aueeerdem kann sie In Verbindung mit anderen Arten einer StUoklgmaehung von Srsen oder anderen Materlallen Verwendung* finden, beispielsweise bei Binterverfahren,

Dleeβ und weitere abgeänderte Ausführungsformen sind für den Jaoamann offensichtlieh und die BrfIndung let daher nicht auf die beschriebenen AuefUhrunueformen beschränkt, sondern umfaaot auoh weitere Austfilhrujie ο formen im Rahmen der anliegenden Ansprüche.

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Claims (1)

1. R-54084 10. Februar 1966

   Patentansprüche

   1. Vorrichtung sum Erhitzen νpn fein verteiltem Material»

   • *

   wie Erzen, insbesondere zur Vorwendung mit einer Pelletieranlage, gekennzeichnet' durch eine Kammer und eine Einrichtung, durch welche das Material an der Kammer vorbeigeführt wird» mit einer Düse mit einer Auetritteöffnung iur Abgabe einer Mischung aus primärer Verbrennungeluft und teilchenföraigem festen Brennstoff in die Kammer» mit einer Einrichtung sur Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft in die Kammer in unmittelbarer Eähe der Auetritteöffnung der Düse, wobei Brennet off. primäre und sekundäre Luft strecke Verbrennung des Brennstoffe vermischt werden_f um .nach Zün~ dung dee Brennstoffe heisse gasförmige Verbrennungsprodukte BU erzeugen,'mit einer Mnriobtv.ng» durch welche temperierende; Luft su den beiseen gasförmigen Verbrenmmgeprodukten an einor Stelle in der Kammer zugeführt wird» die im Abstand von der Abgabeöffnung der Düse liegt» und mit einer Einrichtung sum Vermischen der temperierenden Luft alt den. genannten gaßförmlgoa Verbrennungsprodukten, um ein Heizgas der gewünschtem, in '.oeentllchen gleichmässigen hohen Temperatur su erzeugen.

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   BAD ORiG'NAL

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   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung von sekundärer Verbrennungeluft in die Kammer die Luft in einer Wirbelströmung nahe dem Abgabeende der DUoe zuführt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch i oiler 2_f dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft in die Kammer die· Luft im wesentlichen gleichförnig um die Düse herum in unmittelbarer Nähe earn Abgabe- der Elise zuführt.

   4·. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dase ils Einrichtung zur Zuführung temperierender luft aieae Luft an einer Stelle zuführt, die in Abstand etröraiingsabv^ircs ν cn- Abgabeende der Düse liegt.

   5· Vorrichtung nach einem dar vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet: dass die Einrichtung zur Zuführung

   I von temperierender Luft liese an einer Stelle zuführt, t'ie im Abstand stromabwärts von der Stelle liegt, an welcher sekundäre Verbrennungsluft zugeführt wird.

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   • 09iU/0780

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   6. Vorrichtung nach einen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung sur Zuführung der temperierenden Luft diese in die Kanter Ib einer Wirbel· strömung einführt.

   7· Vorrichtung nach einem der vorausgehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet_t da&s die Sinrichtung sur Zuführung der temperierenden Luft diese um. das Abgabeende der genannten DUse herum anführt.

   8« Vorrichtung nach einen der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer Öffnungen sur Zufuhr von temperierender Luft zu den heisaen, gasförmigen Verbrennungsprodukten aufweist, die in der Kammer an Stellen angeordnet sind, welche stromabwärts von der Abgabeöffnung der Düse liegen» und daee die Vorrichtung eine Einrichtung zur Zufuhr von temperierender Luft zu den öffnungen aufweist.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zufuhr von temperierender Luft zur Kammer aus gegeneinander versetzt In der Kammer angeordneten Hülsen besteht, die sich in axialer Richtung stromabwärts von dor Düse weg erstrecken.

   ■- 50 • QMU/07IIO BADORiGiNAL

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   10« Vorrichtung nach Anepruoh 9ι gekennseiohnet durch eine Einrichtung sur Zufuhr von temperierender Luft in den Rauft swisohen mindestens swel gegeneinander vereetst angeordneten Hülsen«

   11. Vorrichtung nach eine« der vorausgehenden Ansprüche, gekennseiohnet duroh eine Kühlvorrichtung, dureh welche das erhitste, fein verteilte Material nach Verlaeeen der Eaaner gelangt, ait einer Einrichtung sur Zufuhr von Kühlluft in die Kühlvorrichtung und sur Abgabe von erwärmter Kühlluft aus der Kühlvorrichtung» und alt einer Elnriohtungf na erwärmte Kühlluft aus der Kühlvorrichtung su der Einrichtung für die Zufuhr von sekundärer Verbrennungeluft und für die Zufuhr von temperierender Luft su leiten.

   12. Vorrichtung mch elntm der vorausgehenden Ansprüche, da»

   duroh gskennselohnet, daea fein verteiltes Material in ä einer ßohioht bewegt wir*, welche neben der genannten Kaaaer in einer la wesentlichen horisontalen Bahn weiterwandert , während eie durch die helssen, gaefOraigen Verbrennuageprodukte erhitst wird, alt einer Kühlvorrichtung! duroh weloho das helese Material durchtritt, während e'e sich in der genannten Schicht befindet» aber die Umgebung

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   • OM*i/07iO _o

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   der Kammer verlassen hat, «it einer Einrichtung, us Kühlluft durch die genannte Materialschioht in der Kühlvorrichtung zu leiten und erhitzte Kühlluft aus der Kühleinrichtung abzuführen, und mit einer Einrichtung, um erhitzte Kühlluft aus der Kühlvorrichtung zu der Einrichtung für die Zufuhr von sekundärer Verbrennungsluft Tind zur Einrichtung für die Zufuhr von temperierender Luft zu leiten.

   13. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Strömung der zugeführten sekundären Verbrennungsluft einzustellen·

   14. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Strömung der zugeführten temperierenden Luft einzustellen.

   BAD ORIG'NAL β05 SW/^f #