DE2001563C3

DE2001563C3 - Drehrohrofen zur thermischen Behandlung von Feststoffen und Verfahren zum Betreiben des Drehrohrofens

Info

Publication number: DE2001563C3
Application number: DE19702001563
Authority: DE
Inventors: Dan Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Constantinescu; Dietrich Dipl.- Ing. 6075 Offenthal Werner
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1970-01-15
Filing date: 1970-01-15
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2001563A1; DE2001563B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen zur thermischen Behandlung von Feststoffen, insbesondere zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien.

Die Abgase aus Drehrohröfen enthalten in den meisten Fällen beträchtliche Mengen an Flugstaub. Dadurch treten einerseits an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Abgaskanal sowie im Abgaskanal leicht Ansätze auf, die zu Betriebsstörungen führen, und andererseits muß das Abgas entstaubt werden, wozu das Abgas auf möglichst wirtschaftliche Weise abgekühlt werden muß. Diese Probleme treten bei Verfahren wie der magnetisierenden Röstung und insbesondere der Direktreduktion auf, da hier die Abgastemperatur relativ hoch liegt, wenn mit vorgewärmtem Einsatzmaterial gearbeitet wird.

Es ist bekannt, die Abgase eines Drehrohrofens für die Zementherstellung zunächst in eine feuerfest ausgekleidete Staubkammer zu leiten, in welcher der größte Teil des mitgerissenen Staubes abgetrennt wird, danach in einen Oberhitzer und anschließend in einen Abhitzekessel zu leiten (DE-PS 4 72 731). Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sich an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Staubkammer und in der Staubkammer leicht Ansätze bilden, die zu Betriebsstörungen führen.

Weiterhin ist für das Brennen von Zement bekannt die Abgase eines mit Luft beaufschlagten Verblaserostes zusammen mit den Abgasen eines nachgeschalteten Drehrohrofens in einen Abhitzekessel zu leiten, der unmittelbar über dem Verblaserost angeordnet ist (DE-PS 6 57 252). Bei diesem Verfahren tritt der Nachteil ein, daß die vereinigten Abgasströme eine niedrigere Temperatur haben als der Abgasstrom des Drehrohrofens, so daß die Wärmeausnutzung im Abhitzekessel wesentlich geringer ist, und daß eine Regelung der Abgassyateme nicht möglich ist Außerdem bleibt der Nachteil des oben geschilderten Verfahrens bestehen.

Es ist ferner aus der US-PS 21 12 566 bekannt, die Abgase eines Drehrohrofens bei der Direktreduktion zur Vorbeizung des oxydischen Materials auf einen Wanderrost zu verwenden, wobei die Abgase nachverbrannt werden können. Auch bei diesem Verfahren treten leicht Ansatzbildungen auf.

Aus der US-PS 23 56 524 ist es bekannt, die Abgase eines Reduktions-Drehrohrofens, die noch wertvolle Abwärme enthalten, durch eine Leitung in den Verbrennungsraum eines Abhitzekessels zu leiten. In dieser Leitung bilden sich leicht Ansätze, die zu Betriebsstörungen führen.

Aus der DE-AS 11 79 572 ist ein rohrwandgekühiter Abgaskamin bekannt, dessen Fanghaube jedoch ungekühlt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansatzbildung an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Abgaskanal und im Abgaskanal zu verhindern und eine wirtschaftliche Abkühlung des Abgases zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Anschluß an das Gasaustrittsende des Drehrohrofens ein rohrwandgekühiter Abgaskanal angeordnet ist, der in den Strahlungsraum eines Abhitzekessels einmündet, und eine ungekühlte und von dem rohrwandgekühlten Abgaskanal abgedeckte Aufgabeschurre oder ein ungekühltes Aufgaberohr für die Feststoffe in das Beschickungsende des Drehrohrofens in dem rohrwandgekühlten Abgaskanal angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden die

so Abgase, die mit den Wandungen des Abgaskanals in Berührung kommen, auf eine Temperatur abgekühlt, bei der die Anbackungstemperatur der mitgerissenen Feststoffe unterschritten ist, d. h. es erfolgen keine Anbackungen und die Feststoffteilchen werden von dem Gasstrom mitgerissen. Die Anbackungstemperatur beginnt bei etwa 700 bis 850°C und ist von den mitgerissenen Feststoffen abhängig. Wenn das feste Material mittels einer Aufgabeschurre oder eines Aufgaberohres in den Drehrohrofen chargiert wird, ist deren Ausbildung als rohrwandgekühiter Teil nicht erforderlich, da eventuell in ihren gebildete Ansätze von dem chargierten Material mit in den Drehrohrofen gerissen werden. Außerdem erfolgt eine gewisse Kühlung durch den Abgaskanal.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der rohrwandgekühlte Abgaskanal als unterer Teil des Abhitzekessels ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der rohr-

wandgekühlte Abgaskanal als Teil des Strahlungsraumes des Abhitzekessels angeordnet

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß zur Nachverbrennung der Abgase des Drehrohrofens Zufuhrorgane für sauerstoffhaltige Gase kurz vor dem Strahlungsteil des Abhitzekessels angeordnet sind. Die Nachverbrennung erfolgt zweckmaBigerweise durch Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase kurz vor dem Eintritt in den Strahlungsteil des Abhitzekessels. Sie ermöglicht eine weitgehende Ausnutzung des latenten Wärmeinhaltes der Abgase und eine wirtschaftliche Wärmeausnutzung der Abgase zur Dampferzeugung, da ein hohes Temperaturgefälle besteht Durch eine Nachverbrennung können — je nach latendem Wärmeinhalt — Temperaturen von etwa 1300 bis 1400⁰C erreicht werden.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Zusatzfeuerung im Abhitzekessel angeordnet Dafür können feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe verwendet werdea Bei dem Verfahren der Direktreduktion können die kohlenstoffhaltigen feinkörnigen Fraktionen der Aufbereitung des Austrages aus dem Drehrohrofen auf diese Weise nutzbringend verwendet werden. Die Zusatzfeuerung wird insbesondere angewendet, wenn die anfallenden Abgase eine niedrigere Temperatur haben, so daß kein hohes Temperaturgefälle vorliegt Außerdem ergibt die Zusatzfeuerung eine bessere Zündsicherheit bei nicht oder nur teilweise ausgebrannten Abgasen. Außerdem kann der Abhitzekessel mit Hilfe der Zusatzfeuerung auch dann betrieben werden, wenn der Drehrohrofen außer Betrieb ist

Die Erfindung kann für eine Arbeitsweise mit kaltem und vorgewärmtem Materialeinsatz in den Drehrohrofen verwendet werden. js

Ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben des Drehrohrofens besteht darin, daß ein Teilstrom der Abgase nach einer Abkühlung unterhalb der Anbakkungstemperatur der mitgerissenen Feststoffe aus dem Strahlungsteil des Abhitzekessels abgezogen wird und in ein Vorwärmeaggregat für die zu chargierenden Feststoffe geleitet wird. Dadurch tritt keine Ansatzbildung in den Zuleitungskanälen zu dem Vorwärmeaggregat auf.

Ein vorzugsweises Verfahren zum Betreiben des Drehrohrofens besteht darin, daß der Teilstrom durch Zusatzfeuerung aufgeheizt wird. Dadurch kann, falls die Temperatur des abgeleiteten Teilstromes nicht ausreicht, die gewünschte Vorwärmtemperatur des Materials erzielt werden. so

Ein vorzugsweises Verfahren zum Betreiben des Drehrohrofens besteht darin, daß der Teil des Teilstromes aufgeheizt wird, der in den Scblußteil des Vorwärmaggregates geleitet wird. Durch diese Arbeitsweise wird eine gute Wärmeausnutzung des abge'.eiteten Teilstromes zur Vorwärmung erzielt.

Die Erfindung ist sowohl für einen Betrieb des Drehrohrofens im Gegenstrom als auch im Gleichstrom zwischen Strömungsrichtung der Gasatmosphäre und der festen Beschickung geeignet

Der Austrag des Drehrohrofens wird in den meisten Fällen in einem angeschlossenen Kühler indirekt mittels Wasser gekühlt um eine Reoxydation zu vermeiden. Das dabei aufgeheizte Wasser kann als Speisewasser in den Abhitzekessel geleitet werden.

Der Abhitzekessel kann stehend oder hängend angeordnet werden.

Die Abgase aus dem Strahlungsteil des Abhitzekessels werden normalerweise in die Nachschaltheizflächen und dann in die Entstaubungsanlage geleitet

Die Erfindung wird anhand der Figuren schematisch und beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen stehend angeordneten Abhitzekessel für ein Verfahren der Direktreduktion mit Einsatz von vorgewärmtem Material in den Drehrohrofen;

F i g. 2 einen stehend angeordneten Abhitzekessel mit Einsatz von kaltem Material in den Drehrohrofen;

F i g. 3 einen stehend angeordneten Abhitzekessel in einem Querschnitt zur Längsachse des Drehrohrofens;

Fig.4 einen hängend angeordneten Abhitzekessel mit waagerechtem Verbindungskanal zwischen Drehrohrofen und Abhitzekessel in einem Querschnitt zur Längsachse des Drehrohrofens;

Fig.5 einen hängend angeordneten Abhitzekessel mit abwärts gerichteter Strömungsrichtung der Abgase in einem Querschnitt zur Längsachse des Drehrohrofens.

Dem Drehrohrofen 1 wird mittels einer Schurre 2 (Fig. 1) oder Beschickungsrohr 3 (Fig.2) das feste Material aufgegeben. Die aus dem Ofenkopf auftretenden Abgase sind durch die Pfeile 4 dargestellt An den Ofenkopf schließt sich der rohrwandgekühlte Abgaskanal 5 an, so daß die Abgase unmittelbar nach Verlassen des Drehrohrofens t auf gekühlte Flächen treffen. In der F i g. 1 ist der Abgaskanal 5 so ausgebildet, daß er die Schurre 2 abdeckt In der F i g. 2 ist der Abgaskanai 5 so ausgebildet, daß er den Ofenkopf allseitig umschließt. Die Abgase werden durch Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen 6 nachverbrannt und treten in den Strahlungsteil 7 eines Abhitzekessels. Mit Position 8 ist eine Zusatzfeuerung bezeichnet Die Abgase verlassen den Strahlungsteil 7 über die Verbindungsleitung 9 und treten in die Nachschalt-Heizflächen 10 ein. Zur Entfernung von herabgefallenen Feststoffteilchen sind Austragsvorrichtungen 11 angebracht. In den Fig. 1 bis 3 ist der Abhitzekessel stehend angeordnet und wird von den Stützvorrichtungen 12 getragen. In den F i g. 4 und 5 ist der Abhitzekessel hängend angeordnet und wird von den Tragvorrichtungen 13 getragen. In den F i g. 1 und 3 wird über die Leitung 14 ein Teilstrom der Abgase mit einer Temperatur unterhalb der Anbakkungstemperatur der enthaltenen Feststoffe abgezogen. Dieser Teilstrom wird in das Vorwärmaggregat, ein Wanderrost 15, geleitet Ein Teil geht über Leitung 16 in die vordere Gashaube 17 und ein Teil über Leitung 18 in die hintere Gashaube 19. Durch Zusatzfeuerung 20 und 20a werden die Gasströme in 16 und 18 aufgeheizt. Gashauben 17 und 19 sind untereinander und gegenüber dem Abgaskanal 5 durch Absperrvorrichtungen 21 abgetrennt. Das Abgas wird durch die Materialschicht 22 in die Windkästen 23 gesaugt und über die Sammelleitung 24 abgeführt

Die hauptsächlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß Anbacken an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Abgaskanal sowie im Abgaskanal vermieden werden und der fühlbare sowie latente Wärmeinhalt der Abgase des Drehrohrofens in wirtschaftlicher Weise ausgenutzt werden können. Durch die erfindungsgemäße Kühlung der Abgase, die mit den Wänden des Abgaskanals in Berührung treten, unior die Anbackungstemperatur der Feststoffteilchen können auch Anbackungserscheinungen von niedrigen Eutektiken von Verbindungen der Kohlenasche und Erzstaub mit Sicherheit vermieden werden.

Hierzu 5 Biatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehrohrofen zur thermischen Behandlung von Feststoffen, insbesondere zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Gasaustrittsende des Drehrohrofens ein rohrwandgekühiter Abgaskanal angeordnet ist, der in den Strahlungsrauin eines Abhitzekessels einmündet, und eine ungekühlte und von dem rohrwandgekühlten Abgaskanal abgedeckte Aufgabeschurre oder ein ungekühltes Aufgaberohr für die Feststoffe in das Beschickungsende des Drehrohrofens in dem rohrwandgekühlten Abgaskanal angeordnet ist

2. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrwandgekühlte Abgaskanal als unterer Teil des Abhitzekessels ausgebildet ist

3. Drehrohrofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrwandgekühlte Abgaskanal als Teil des Strahlungsraumes des Abhitzekessels angeordnet ist

4. Drehrohrofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachverbrennung der Abgase des Drehrohrofens Zufuhrorgane für sauerstoffhaltige Gase kurz vor dem Strahlungsteil des Abhitzekessels angeordnet sind.

5. Drehrohrofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzfeuerung im Abhitzekessel angeordnet ist

6. Verfahren zum Betreiben des Drehrohrofens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom der Abgase nach einer Abkühlung unterhalb der Anbackungstemperatur der mitgerissenen Feststoffe aus dem Strahlungsteil des Abhitzekessels abgezogen wird und in ein Vorwärmaggregat für die zu chargierenden Feststoffe geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom durch Zusatzfeuerung aufgeheizt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Teilstromes aufgeheizt wird, der in den Schlußteil des Vorwärmaggregates geleitet wird.