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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut um eine in Bewegungsrichtung umlaufen könnende Wanderrostkette mit Rostwagen, welche einen Rahmen mit zwei sich in Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Endstücken, an denen Laufräder befestigt sind, einer sich zwischen den Endstücken erstreckenden Auflagefläche für das Schüttgut, zwei sich in Laufrichtung erstreckende und an gegenüberliegenden Seiten der Auflagefläche anschließende gasdichte Auflageelemente und zwei an einer Kante von je einem der Auflageelemente angrenzende, sich in Bewegungsrichtung erstreckende Seitenwände.
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In Pelletbrenn- oder Sintermaschinen wird das zu behandelnde Schüttgut, beispielsweise Eisenerz, Eisenoxide oder auch Zinkerz, auf Rostwagen aufgebracht. Diese Rostwagen bestehen aus einem mit Rädern ausgestattetem und aus Endstücken und Querträgern bestehenden Rahmen und zwischen den Querträgern angeordneten Roststäben. Eine Vielzahl solcher Rostwagen bildet eine endlose Rostwagenkette, die auch als Wanderrost bezeichnet wird.
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In 1 ist beispielhaft eine Pelletbrennmaschine 1 zum Brennen von Eisenerzpellets dargestellt, bei welcher die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt. Das Schüttgut wird an einer Zufuhrstation vor einer Haube 2 auf Rostwagen 3 aufgegeben, die eine als Wanderrost 4 bezeichnete endlose Rostwagenkette bilden. Unter der Haube 2 durchläuft das auf den Rostwagen 3 transportierte Schüttgut eine Mehrzahl thermischer Behandlungsstationen. Im Einzelnen handelt es sich bei den Stationen um
- 1. die Beschickungszone,
- 2. die erste Trocknungszone,
- 3. die zweite Trocknungszone,
- 4. die Vorbrennzone,
- 5. die Brennzone,
- 6. die Nachbrennzone,
- 7. die Kühlzone und
- 8. die Austrittszone.
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In diesen Zonen werden die Rostwagen mit dem Material beschickt, das Schüttgut wird getrocknet, vorgewärmt, befeuert und anschließend wieder gekühlt. Der Wanderrost wird an den Behandlungsstationen unter der Haube 2 auf einem Obertrum 5 eines Stetigförderers 6 geführt, wobei die Laufrollen 7 der Rostwagen 3 zwischen einer inneren Schienenführung 8 und einer äußeren Schienenführung 9 geführt werden. Der Antrieb des Wanderrostes 4 erfolgt über ein Antriebs- oder Hubrad 10, welches als Zahnrad ausgebildet ist und mit seinen Zahnlücken (Aussparungen 11) an den Laufrollen 7 der Rostwagen 3 angreift.
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Nach Durchlaufen der Haube 2 erreichen die Rostwagen 3 des Wanderrostes 4 eine Abwurfstation, die einem Senk- oder Abtriebsrad 13 des Stetigförders 6 zugeordnet ist. An dem Senkrad 13 greifen wie bei dem Hubrad 10 Zahnlücken 14 des Abtriebszahnrades an den Laufrollen 7 der Rostwagen 3 an. Die Rostwagen 3 werden gekippt, so dass ihre Beladung durch die Schwerkraft abgeworfen wird. Da die Rostwagen 3 durch die äußere Schienenführung 9 geführt werden, fallen sie selbst nicht herab, sondern werden in einem Untertrum 15 des Stetigförderers 6 auf dem Kopf stehend zu dem Hubrad 10 zurückgeführt. Unterhalb der Haube 2 sind Windkästen 16 angeordnet, die eine kontrollierte Gasführung erlauben. Die Rostwagen 3 bewegen sich im Bereich des Obertrums 5 zwischen der oberhalb liegenden Haube 2 und den unterhalb liegenden Windkästen 16 hindurch, ohne dass sie mit den Bauteilen der Haube 2 oder der Windkästen 16 kollidieren.
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Im normalen Betrieb läuft der Wanderrost 4 endlos auf dem Stetigförderer 6 um und transportiert das zu behandelnde Schüttgut durch die Behandlungsstationen unter der Haube 2, bevor es an der Abwurfstation abgeworfen und in hier nicht mehr bezeichneter Weise weiter verarbeitet wird.
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Die Rostwagen zur Aufnahme des Schüttgutes, welches der thermischen Behandlung in Form einer Sinterung unterworfen wird, haben Rahmen mit Querträgern, die ihren Namen daher tragen, dass sie quer zur Bewegungsrichtung der Wanderrostkette angeordnet sind. Auf diesen Querträgern liegen die in Bewegungsrichtung der Wanderrostkette angeordneten Roststäbe auf. Es entsteht dadurch eine als Rost ausgebildete Auflagefläche, auf der dann das Schüttgut aufgebracht wird. Dieser Rost ist durch seine Zwischenräume gasdurchlässig, so dass Gas, welches aus oder in die Windkästen strömt, das aufgebrachte Schüttgut durchströmen kann. Eine solche Anordnung findet sich auch in einem Rostwagen gemäß der Erfindung.
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Um die Ladekapazität eines Rostwagens weiter zu erhöhen, hat es sich durchgesetzt, vor allem beim Sintern sogenannte Verbreiterungsplatten zu verwenden. Diese schließen an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Rostes zu den Endstücken hin an und verlaufen ebenfalls in Bewegungsrichtung. Üblicherweise beträgt die Aufweitung der Auflagefläche pro Auflageelement 150 mm, so dass es zu einer Verbreiterung der Gesamtauflagefläche von 300 mm kommt.
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Die Verwendung solcher Platten hat jedoch den Nachteil, dass diese Platten nicht gasdurchlässig sind. Die Durchgasung der Materialmischung (Schüttgut) oberhalb dieser Platten erfährt dadurch eine Beeinträchtigung. Dadurch wird die Durchgasung in diesem Bereich gestört, was die Sinterung des Materials in diesem Bereich signifikant verschlechtert, so dass ein unerwünschter erhöhter Feinanteil im Endprodukt entsteht. Bezogen auf die Gesamtbeladung eines Rostwagens sind etwa 2–3 % der Beladung von diesem negativen Effekt betroffen. hingegen kann die Gesamtbeladungskapazität um etwa 10 % im Vergleich zu einem Rostwagen ohne zusätzliche Auflageelemente gesteigert werden.
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Wenn zusätzliche Einstellparameter, wie z. B. die Zündung des Sinterns, nicht optimal eingestellt sind, werden die weiteren Verbreiterungsbereiche teilweise oder gar nicht durchsintert. Insgesamt bedeutet dies, dass zwar eine Steigerung hinsichtlich der Materialkapazitäten im Rostwagen erreicht wird, die Produktqualität gleichzeitig aber beeinflusst werden kann, da Teile nicht gesintert werden und mehr Feinpartikel entstehen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rostwagen bereitzustellen, dessen Aufnahmekapazität über die Auflagefläche von Quer- und Roststäben hinaus verbreitert ist, ohne dass es zu einer Absenkung der Produktqualität kommt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine solche Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut weist eine in Bewegungsrichtung umlaufen könnende Wanderrostkette mit Rostwagen auf. Diese Rostwagen umfassen einen Rahmen mit zwei sich gegenüberliegenden Endstücken, an denen Laufräder für die Bewegung des Rostwagens in Bewegungsrichtung befestigt sind. Zwischen den Endstücken erstreckt sich eine Auflagefläche für das Schüttgut, welche durch die quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Querträger und die längs zur Bewegungsrichtung verlaufenden Roststäbe gebildet wird. An zwei, sich gegenüberliegenden Seiten dieser Auflagefläche wird über die volle Länge der Roststäbe parallel zu diesen je ein Auflageelement angeschlossen. Dadurch verbreitert sich die Gesamtauflagefläche.
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Parallel zur Bewegungsrichtung erstrecken sich dann von je einer Kante der Auflageelemente zwei sich gegenüberliegende Seitenwände.
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Entscheidend für die Erfindung ist, dass die Auflageelemente selbst oder eine auf den Auflageelementen aufgebrachte Beschickung aus einem sich gegenüber der thermischen Behandlung inert verhaltenden Material sich zu derjenigen Seite der Auflageelemente hin verdicken, an der die Seitenwände sich anschließen. Dadurch, dass nun keine flache Platte mehr vorliegt, entstehen im Bereich der Auflageelemente keine Totzonen bzw. ungewünschte Verwirbelungen: Vielmehr kommt es zu einer Gasumlenkung in den verbreiterten Rostbereich, so dass eine bessere Durchgasung erzielt werden kann. Dadurch ist eine homogene Sinterung des Materials über die ganze Breite sichergestellt. Der erhöhte Feinanteil in den Sinterprodukten bei verbreiterten Maschinen durch ungesintertes Material in den sogenannten Totzonen wird dadurch ebenfalls minimiert.
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In eine vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Auflageelemente selbst oder die aufgebrachte Beschickung an der an die Seitenwände angrenzenden Seiten eine Höhe auf, die mindestens dreimal höher ist als die Höhe an derjenigen der Seiten der Auflageelemente, die gegenüberliegend an die Auflagefläche angrenzt.
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Bevorzugt nimmt die Höhe der Auflageelemente von den Seitenwänden hin zur Auflagefläche stetig ab. Dadurch lässt sich aerodynamisch ein Optimum für den Gasdurchfluss darstellen. Auch eine Beschickung ist so besonders einfach realisierbar, da sie durch einen halben Schüttkegel gebildet wird.
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Es hat sich allerdings auch als günstig herausgestellt, wenn die Oberfläche der Auflageelemente selbst und/oder diejenige Oberfläche, auf die dann das Schüttgut zur thermischen Behandlung aufgebracht wird und/oder die Beschickung selbst nicht glatt ausgestaltet ist/sind, sondern so konstruiert ist/sind, dass ihr Strömungswiederstandkoeffizient geringer ist als bei einer sich stetig verjüngenden Auflagefläche. Dies wird durch eine stromlinienförmige Form beispielsweise in Form einer konkav zur Auflagefläche ausgebildeten Oberfläche erreicht. So kann eine homogenere Verteilung des Gasstroms erreicht werden.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Beschickung ein Schüttgut ist, welches zuvor bereits die thermische Behandlung durchlaufen hat. Die Verwendung von solchen Materialien ist aus der Sintertechnik bereits bekannt. Es ist üblich Teile von gesinterten Material zu verwenden: Dies liegt daran, dass das zu behandelnde Schüttgut möglichst keinen direkten Kontakt mit dem Rostwagen aufweisen sollte, damit es sich später nicht mit dem Rostwagen versintert. Weiterhin müssen Roststäbe und Seitenwände auch vor sehr hohen Temperaturen geschützt werden. Daher wird ein sogenannter Rostbelag auf die beschriebene Rostfläche des Rostwagens aufgebracht, der aus schon gebrannten Sinter, bzw. Pellets einer definierten Größe besteht, die daher weniger anhaften und zudem nicht mehr bestimmten Mindesttemperaturen unterworfen werden müssen. Auch die Seitenwände werden durch das Aufbringen eines sogenannten Seitenbelages aus schon gebrannten Pellets geschützt. Das Material, welches bereits für Rost- und/oder Seitenbelag verwendet wird, kann dann auch als Beschickung auf den Auflageelementen genutzt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Material komplett abgeworfen werden kann, ohne dass anschließend das Beschickungsmaterial abgetrennt werden muss.
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Zusammenfassend ist ein erfindungsgemäßer Rostwagen mit einem Rahmen und zwei sich gegenüberliegenden Endstücken, an denen Laufräder befestigt sind, eine sich zwischen den Endstücken erstreckende Auflagefläche für das Schüttgut und zwei gegenüberliegende, an die Auflagefläche angrenzende Auflageelemente und diese anliegende Seitenwände ausgestattet, wobei die Auflageelemente sich den Seitenwänden hin verdicken.
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Der Rostwagen, welcher einen Rahmen mit zwei sich in Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Endstücken aufweist, an denen Laufräder befestigt sind, kann für den Transport von Pellets verwendet werden.. Ein solcher Rostwagen hat eine sich zwischen den Endstücken erstreckende Auflagefläche, die als Rostfläche durch Querstäbe und Roststäbe gebildet wird und das Schüttgut aufnimmt. An zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Auflagefläche erstrecken sich zwischen den Endstücken zwei gasdichte Auflageelemente. An den Auflageelementen sind zwei sich gegenüberliegende Seitenwände befestigt, die sich ebenfalls parallel zu den Endstücken erstrecken. Dabei werden gebrannte Pellets sowohl auf die Auflagefläche als auch auf die Auflageelemente aufgebracht, wobei die Aufbringung auf den Auflageelementen so erfolgt, dass die Schicht sich von den Seitenwänden hin zur Auflagefläche hinsichtlich ihrer Schichtdicke verjüngt.
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Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Aufbringung der Beschickung, bei der es sich um eine Schurre handelt, die so ausgestaltet ist, dass auf den Rostwagen thermisch bereits behandeltes Schüttgut derart aufgebracht wird, dass sich die Schicht auf den Auflageelementen von der Seitenwand hin zur Auflagefläche verjüngt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es zeigen:
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1 den Aufbau eines Wanderrostes,
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2 die Gestaltung eines Rostwagens nach dem Stand der Technik,
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3 die schematische Darstellung des Gasflusses in einem verbreiterten Rostwagen,
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4 einen erfindungsgemäß ausgestalteten Rostwagen,
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5 die schematische Darstellung des Gasflusses in einem erfindungsgemäßen Rostwagen und
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6 den Schnitt durch einen Rostwagen mit einer erfindungsgemäßen Beschickung auf den Auflageelementen.
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1 wurde bereits ausführlich besprochen und stellt die prinzipielle Anordnung eines Wanderrostes dar, wie sie auch der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt.
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2 zeigt einen Rostwagen 3, dessen Rahmen 30 mit Rollen 31 bestückt ist. Über die auf Querträgern aufliegenden Roststäbe 33 wird die Auflagefläche 50 gebildet. An die Auflagefläche 50 grenzt an beiden Seiten die an den Endstücken 51 die Auflageelemente 53 an, die nicht gasdurchlässig gestaltet sind. An derjenigen Kante der Auflageelemente 53, die dem Anschluss an die Auflagefläche 50 gegenüberliegen, sind zwei Seitenwände 34 vorgesehen.
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Im Betrieb wird Schüttgut auf diesen Rostwagen 3 aufgebracht. Im Bereich der Auflagefläche 50 wird diese von oben oder von unten mit Gas durchströmt und durchströmt so auch das aufliegende Schüttgut.
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3 zeigt dabei den Luftfluss innerhalb des Rostwagens 3 und durch die Auflagefläche 50. Man erkennt dabei, dass oberhalb der Auflageelemente 53 Verwirbelungen entstehen, die vermeiden, dass hier die Schüttung ausreichend durchströmt wird.
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4 zeigt nun einen Rostwagen 3, der grundsätzlich den bereits für erklärten Aufbau aufweist. Allerdings sind hier nun die Auflageelemente 54 anders aufgebaut, nämlich so, dass sie sich von der Auflagefläche 50 hin zu den Seitenwänden 34 verdicken, so dass diejenige Fläche, mit der die Auflageelement 54 an die Seitenwände 34 angrenzen, deutlich größer ist als in der herkömmlichen Ausgestaltung. Im Querschnitt hat jedes Auflageelement 54 nun eine keilförmige Form.
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5 zeigt, dass diese Ausgestaltung des Auflageelementes 54 Verwirbelungen innerhalb dieses Bereiches vermeidet. Obwohl nun die Aufnahmekapazität des Rostwagens 3 geringfügig kleiner ist als bei einem herkömmlich ausgestalteten Rostwagen gemäß der , wird diese geringere Fassungsmenge dadurch ausgeglichen, dass durch die bessere Strömungsführung ein gleichmäßiger thermischer Prozess innerhalb des gesamten Rostwagens 3 erreicht wird und das Produkt so eine homogenere Zusammensetzung und entsprechend eine höhere Qualität aufweist. Insbesondere kann vermieden werden, dass es in diesen Ecken zur Entstehung von Feinstpartikeln kommt oder das Material überhaupt nicht umgesetzt wird.
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6 zeigt schließlich die Beschickung eines Rostwagens 3, die derart gestaltet ist, dass im Bereich der Auflageelemente 53 eine Beschickung 55 aus zuvor bereits thermisch behandeltem Material aufgebracht wird, die höher als die Beschickung mit thermisch vorbehandeltem Material auf den Roststäben ist, so dass in diesem Bereich kein umzusetzendes Material aufzufinden ist. Dadurch spielen etwaige Strömungszustände oder nicht ausreichend hohe Temperaturen keine Rolle.
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Die Aufbringung von thermisch bereits behandeltem Material (Rostbelag), ist wie oben beschrieben in den meisten Anlagen gängige Praxis. Die Anpassung der Aufgabeschurre 60 erfolgt derart, dass die Form des Austrages 61 angepasst wird, sodass eine erhöhte Beschickung 55 am Rand des Rostwagens 3 entsteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pelletbrennmaschine
- 2
- Haube
- 3
- Rostwagen
- 4
- Wanderrost, Rostwagenkette
- 5
- Obertrum
- 6
- Stetigförderer
- 7
- Laufrolle des Rostwagens
- 8
- innere Schienenführung
- 9
- äußere Schienenführung
- 10
- Hub- oder Antriebsrad
- 11
- Zahnlücke
- 13
- Senk- oder Abtriebsrad
- 14
- Zahnlücke
- 15
- Untertrum
- 16
- Windkästen
- 30
- Rostwagenrahmen
- 31
- Rolle
- 32
- Querträger
- 33
- Roststäbe
- 34
- Seitenwand
- 50
- Auflagefläche
- 51
- Endstück
- 53
- Auflageelement
- 54
- Auflageelement
- 55
- Beschickung
- 56
- Rostbelag
- 60
- Aufgabeschurre
- 61
- Formanpassung der Aufgabeschurre
