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Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Materialien
auf Wanderrosten.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen
Vorbehandlung von eisenoxydhaltigen Materialien auf Wanderrosten für die 1)irektreduktion
in Drehrohröfen, wobei die Abgase des Drehrohrofens für die thermische Vorbehandlung
verwendet werden und die vorbehandelten Materialien direkt in den Drehrohrofen chargiert
werden.
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Bei dem Verfahren der Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien
im Drehrohrofen wird in manchen Fällen dem Drehrohrofen ein Wander- oder Kettenrost
vorgeschaltet, auf dem das Material thermisch vorbehandelt wird. Durch die thermische
Vorbehandlung werden die Materialien aufgeheizt, so dass der DrehrohroSen von der
Aufheizarbeit entlastet wird. Ausserdem werden Grtliipellets auf diese Weise gleichzeitig
gehärtet.
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Ein solches Verfahren ist aus der US-Patentschrift 2 112 566 bekannt.
Weitere Kombinationen von Drehrohröfen mit Vorwärmrost sind beschrieben im DBP 689
507, DRP 759 056, DBP 1 137 055, DiS 1 190 966, DAS 1 194 885 und DAS 1 222 951.
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Bei diesen bekannten Verfahren wird der Vorbehandlungsrost durch eine
oder mehrere Trennwände in verschiedene Abteilungen unterteilt. Die Abgase des Drehrohrofens
durchströmen die erste Abteilung und werden dann in ihrer Gesamtheit oder in Porm
von Teilstrdmen in die anderen Abteilungen geleitet. Diese Verfahren haben den Nachteil,
dass die Abgase auf direktem Weg aus dem Drehrohrofen in die erate Brennkammer des
Wanderrostes gelangen. Dadurch ist eine genaue Temperaturkontrolle nicht möglich,
da die Gasmenge und Gastemperatur schwanken. Insbesondere treten Schwankungen auf,
wenn das Abgas nachverbrannt wird" da der Gehalt an verbrennbaren Bestandteilen
im Abgas, z.B. CO, lI2 und/oder Russ schwanken kann. Diese Schwankungen treten Jedoch
auch dann auf, wenn keine Nachverbrennung vorgesehen ist, da steta eine unkontrollierte
Nachverbrennung durch eingedrungene Falschluft erfolgt. Daraus ergeben sich Temperaturschwankungen
der auf dem Rbst befindlichen Materialien, so'dass eine kontrollierte und optimale
Betriebsweise des Rostes nicht möglich ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine kontrollierte und optimale thermische Vorbehandlung von eisenoxydhaltigen
Materialien
auf einen Wanderrost unter Benutzung mindestens eines Teilstromes der Abgase eine
nachgeschalteten Drehrohrofens durchführen zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der direkte
und unkontrollierte Zugang der Abgase des Drehrohrofens zu der ersten Brennabteilung
des Wanderrostes durch eine am Abwurfende des Rostes ;vor dem ersten Saugkasten
bis auf die Materialschicht herunterreichende Absperrvorrichtung weitgehend verhindert
wird und den einzelnen Brennabteilungen geregelte Teilströme des Abgases zugeführt
werden.
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Durch die Absperrvorrichtung wird der direkte Gasweg vom Drehrohrofen
au der ernten Brennabteilung des Ro.tee weitgehend verhindert. Der ftlr die thermische
Vorbehandlung erforderliche Anteil der Abgze, der natürlich auch die gesamten Abgase
umfassen kann, wird mit Hilfe eines separaten Gasweges in die einzelnen Brennaamern
geleitet, wobei jeder Brennkammer ein entsprechender Teilstrom zugeführt wird. Dadurch
ist es möglich, den Einfluns der schwankenden Gasmenge und Gastemperatur auf den
Brennprozess in den einzelnen Brennabteilungen weitgehend auszuschalten, da die
den einzelnen Brennabteilungen zugeleiteten Teilströme in Menge und Temperatur geregelt
werden können. Der separate Gasweg wird zweckmässigerweise
innerhalb
der Haube des Wanderrostes angeordnet. Dies ist z.3. durch Anordnung von Einbauten
über dem Rost möglich, die den erforderlichen Gasweg frei lassen. Die Gase können
natürlich auch aus dem Übergabeteil zwischen Drehrohrofen und Wanderrost abgezogen
werden und mittels Gasleitungen in die einzelnen Brennabteile von aussen eingeleitet
werden.
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Als Wanderrost können alle Aggregate verwendet werden, die eine bewegliche
Rostkette aufweisen.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, das die
in den Wanderrost eingeleitete Gasmenge nach dem Verlassen des Drehrohrofene nachverbrannt
wird. Dadurch wird der latente Wärmeinhalt des Abgases ebenfalls nutzbar gemacht.
Falls nicht die geeamte Abgasmenge für die thermische Vorbehandlung benötigt wird,
kann das gesamte Abgas zusammen nachverbrannt werden und ein Teilstrom wird abgezogen,
oder der nicht benötigte Teilstrom wird bereits vor der Nachverbrennung abgezogen.
Auch bei dieser Ausgestaltung ist eine kontrollierte Zugabe der erforderlichen Wärmemenge
in die einzelnen Brennabteilungen möglich.
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Gemüse einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der fühlbare
Wärmeinhalt der in die einzelnen Brennabteilungen
geführten Teilströme
durch Zumischung von kalten Gasen eingestellt. Dadurch ist eine einfache Regelung
der optimalen Vorbehandlungsbedingungen möglich.
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Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchfffhrung des Verfahrens
besteht aus einem Wanderrost mit mehreren Brennabteilungen, dessen Abwurfende mit
dem Eintragaende eines Drehrohrofens verbunden ist, und ist dadurch gekennzeichnet,
dass am Abwurfende des Rostes vor dem ersten Saugkasten ein bis auf die Materialschicht
herunterreichendes Schild angeordnet ist, das den direkten Gasweg vom Drehrohrofen
in die Saugkästen versperrt und dass Zuleitungskanäle für die Zuleitung von Teilströmen
des Abgases vom Drehrohrofen in die einzelnen Brennabteilungen angeordnet sind.
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Dadurch wird eine gute Absperrung des direkten Basweges von Drehrohrofen
zu den Saugkästen des Wanderrostes erzielt, und die einzelnen Teilströme des Abgases
können in kontrollierter Menge zu den einzelnen Brennabteilungen geleitet werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass das gesamte Schild
oder mindestens der untere Teil des Schildes in Laufrichtung des Rostes beweglich
angeordnet ist.
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Mit diese* Anordnung wird eine besonders gute Absperrung erzielt,
da die Unterseite des Schildes auch bei Schwankungen
in der Höhe
der Beschickung immer auf der Oberfläche der Beschickung aufliegt. Eine weitere
Ausgestaltung besteht darin, da das Schild höhenverstellbar angeordnet ist.
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Mit dieser Anordnung kann da Schild an Veränderungen der Schildhöhe
der Beschickung angepasst werden, so dass der Auflagedruck des Schildes gering gehalten
werden kann.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen
näher erläutert.
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Fig.1 zeigt einen Querschnitt durch du Beschickungsende eines Drehrohrofens
und einen vorgeschalteten Wanderrost.
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Figuren 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Absperrvorrichtung.
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Der Drehrohrofen 1 hatte eine Länge von 12 s und einen Innendurchmesser
von 0,8 1. Aus seinen Beschickungsende traten 720 Nm³ Abgas/h mit einer Temperatur
von durchschnittlich 100000 in den Übergabeteil 2, der den Drehrohrofen 1 mit dem
Wanderrost 3 verbindet, und im dem die Übergabeschurre s angeordnet ist. Der Wanderrost
3 bestand aus einer Rostkette mit 2,0 m wirksamer Länge und 0,55 m wirksamer Breite.
Unter der wirksamen Rostfläche waren zwei Saugkästen 5 und * angeordnet. Das Abgas
hatte eine Zusammensetzung von CO2 = 17,33; CO = 7,50 ; H2 = 3,33 ; N2 = 55,17 ;
H2O = 16,67 Vol.-%. Während 360 Nm³ seitlich über Leitung 7
vor
der Nachbrennkammer 8 abgezogen wurden und zum Zyklon 20 geleitet wurden, wurden
in der Nachbrennkammer 8 die anderen 360 Nm³ durch Zufuhr von ca. 230 Nm³ Luft/h
nachverbrannt und erreichten eine Temperatur von 1150°C. Von den entstehenden 568
Nm3 verbranntem Ofenabgas, die einen hohen Anteil an O2 enthielten, wurden ca. 380
Nm³ durch die Brennabteilung 9 auf die Erzschüttung 10 geführt und in den Saugkasten
5 gesaugt. Die Temperatur der Gase verringerte sich dabei durch Wärmeabgabe an das
Erz auf ca. 600°C, während das Erz von ca. 300°C auf ca. 100000 erwärmt wurde. Der
restliche Gasstrom nach der Verbrennung - ca. 190 Nm3 - wurde in der Brennabteilung
11 mit weiteren 220 Nm³ Luft gemischt und auf etwa 6000C gekühlt. Diese Kühlluft
wurde durch die Leitung 12 zugeführt. Die 6000 heissen Gase werden durch des kalte
Erz gesaugt und gelangen in den Saugkasten 6. Das kalte Erz wird bei getrocknet
und auf ca. 300°C vorgewärmt. Die Abgase aus den Saugkästen 5 und, 6 werden von
einem Gebläse durch die Leitung 13 abgesaugt.
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Die über den Rollenrost 14 aufgegebene Erzmenge betrug dabei ca. 270
kg Erz/h,, wobei der Feuchtigkeitsgehalt des Erzes bei ca. 10 % lag. Im Bereich
des Saugkastens 6 wurde das Erz getrocknet und von ca. 200C auf ca. 30000 vorgewärmt.
Im Bereich des Saugkastens 5 wurde das Erz von ca. 3000C auf ca. 1000°C erhitzt.
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Zur Verbrennung der aus dem Drehrohrofen 1 austretenden Abgase wurde
in der Nachbrennkammer 8 die erforderliche Verbrennungsluft durch die Gasleitung
15 zugeführt. Ein Hilfsbrenner 16, der mit Luft und Gas gespeist wurde, diente zur
Stabilisierung der Verbrennung. Zur Regulierung der Gastemperatur in den Brennabteilungen
9 und 11 konnte weitere Luft bzw. Kühlgas über die Leitungen 17 und 12 zugeführt
werden.
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Die Höhe der Erzechüttung 10 wurde durch starre Schilde 18 eingehalten.
Eine optimale Absperrung des direkten Gasweges vor dem Ubergabeteil 2 in den Saugkasten
5 oder 6 verhinderte die höhenverstellbare und im unteren Teil bewegliche Absperrvorrichtung
19.
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Fig.2 zeigt das Schild 20 der Absperrvorrichtung 19, das in einem
Drehpunkt 21 auf der Abdichtung 22 gelagert ist.
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Der Drehpunkt 21 kann. höhenverstellbar sein. Die Abdichtung 22 stützt
sich auf der Rostabdeckung 23 ab. Zwischen dem Schild 20 und der Abdichtung 22 verhindert
eine Packung 24 den Gasaustritt aus dem Gasraum 25. Der am Schild 20 angebrachte
untere Teil des Schildes 26 kann sich in Fahrtrichtung des Rostes bewegen. Teil
26 liegt auf der Rostschüttung 10 auf und verhindert so den Gasdurchtritt vom Gasraum
25 in den Gasraum 27.
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Fig.3 zeigt eine andere Ausführung, in der das Schild 20
höhenverstellbar
auf der Abdichtung 22 angebracht ist.
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Diese Ausführung entspricht im übrigen mit Ausnahme der starren Lagerung
der anhand von'Fig.2 beschriebenen Arbeitsweise.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine optimale und genau
kontrollierte thermische Vorbehandlung auf dem Wanderrost unter Ausnutzung der Ofenabgase
durchgeführt werden kann. Insbesondere die kontrollierte Verbrennung von giftigen
Bestandteilen im Ofenabgas (z.B. CO) und von Russ, der in den Rauchgasen zu Luftversehmutsung
fuhren kann, ist gelöst. Gleichzeitig kann durch die kontrollierte Verbrennung z.B.
eine schonende Aufheizung von Stückerz erfolgen, wodurch ein Zerplatzen des Erzen
und der Anfall von Abrieb verhindert oder vermindert wird.
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Bei der Behandlung von Grünpellets kann die Je nach Erzart für eine
gewünschte Vorhärtung unterschiedliche Temperatur in der Rostbeschickung eingestellt
werden.