DE3306684A1

DE3306684A1 - Verfahren zur thermischen behandlung von gruenpellets auf einer pelletbrennmaschine

Info

Publication number: DE3306684A1
Application number: DE19833306684
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 6380 Bad Homburg Boss; Walter 6382 Friedrichsdorf Hastik; Erich 6369 Schöneck Pfaff; Heinz Dr. 6242 Kronberg Walden
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-08-30
Also published as: MX160178A; EP0118149B1; EP0118149A1; IN160995B; ZA841333B; AU2502684A; DE3460581D1; AU563419B2; BR8400801A

Description

METALLGESELLSCHAFT , 22. Februar 1983

Aktiengesellschaft SCHR/LWÜ/1073P

6000 Frankfurt/M.1·

Prov. Nr. 8990 LC

Verfahren zur thermischen Behandlung von Grünpellets auf einer Pelletbrennmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Grünpellets auf einer Pelletbrennmaschine unter Hindurchleiten von heißen Gasen durch das Pelletbett, wobei die Pellets zunächst in einer Trockenzone mit abwärts gerichteter Gasströmung getrocknet werden.

Die thermische Behandlung von Pellets, insbesondere das Hartbrennen von Eisenerzpellets, erfolgt meistens auf Wanderrosten mit Gashauben, die als Pelletbrennmaschinen bezeichnet werden. Die Pelletbrennmaschinen haben - in Laufrichtung gesehen verschiedene Behandlungszonen, nämlich-Trockenzone, thermische Behandlungszone und Kühlzone. Diese Zonen können unterteilt sein, wie z.B. in Vortrocknungs- und Nachtrocknungszone, Aufheizzone, Vorbrennzone, Hauptbrennzone, Nachbrennzone, erste und zweite Kühlzone.

Die aus dem zu agglomerierenden Material, Zuschlagstoffen und eventuell festem Brennstoff unter Befeuchtung hergestellten Grünpeilets haben eine geringe Festigkeit und werden deshalb in schonender Weise auf den Wanderrost chargiert. In der Trockenzone tritt dann die Schwierigkeit auf, daß das heiße Gas bei der Trocknung der ersten Schichten entsprechend seiner Eintrittstemperatur Wasser aufnimmt, dann in benachbarten

Schichten der Taupunkt des feuchten Gases infolge Abkühlung unterschritten wird und Wasser in diesen Schichten auskondensiert. Dadurch kann in diesen Schichten die Gesamtfeuchtigkeit so stark erhöht werden, daß eine starke Verformung der Pellets erfolgt, die bis zum Zerquetschen führen kann. Dies gilt insbesondere für die Saugzugtrocknung, weil die Kondensation in unteren Schichten erfolgt, auf denen das Gewicht der oberen Schichten und der Druck des Gases lastet. Außerdem führt ein schnelles Trocknen bei manchen Pellets zu einem starken Zerfall infolge starker Dampfentwicklung innerhalb der Pellets. Dies hat zur Folge, daß kein einwandfreies Produkt erzeugt wird und- ein großer Teil wieder zurückgeführt werden muß.

Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, die Trocknung als Saugzugtrocknung möglichst langsam durchzuführen. Ein solches Verfahren ist z.B. aus der GB-PS 690 668 bekannt, bei dem die Trocknung mit heißen Gasen von etwa 260 ⁰C erfolgt. Diese Trocknung kann zwar ein Zerplatzen weitgehend verhindern, aber nicht die starke Kondensation von Wasser in unteren Schichten. In der DE-PS 10 31 328 wurde vorgeschlagen, die Trocknung bis zu etwa 300 C mittels eines vorgeschalteten Aggregates, wie z.B. einem Aufgabebunker oder Transportband, durchzuführen. Auch hier kann eine starke Kondensation nicht vermieden werden, wenn diese feuchten Gase sich in kalten Pelletschichten abkühlen. Für die Direktreduktion von Pellets auf einem Wanderrost wurde vorgeschlagen, zunächst metallisierte Pellets von geringem Durchmesser herzustellen, diese als Kern zu verwenden und Erz auf diese Kerne zu pelletieren und dann erneut auf den Wanderrost zu chargieren. Die Trocknung erfolgt mit inerten Gasen von 149 - 316 ⁰C (US-PS 3 333 951). Abgesehen von der erforderlichen Rückführung der kleinen Pellets, kann auch hier eine starke Kondensation in den unteren Schichten nicht vermieden werden. In der DE-PS 20 41 533 wurde vorgeschlagen, die Grünpellets an mindestens zwei hintereinander liegenden Stellen aufzugeben und jede Schicht vor Aufgabe der nächsten Schicht mit heißen Gasen von 200 - 350 ⁰C zu trock-

330668 A

nen. Dadurch wird zwar eine Kondensation von Wasser in den unteren Schichten weitgehend vermieden, es sind jedoch mehrere Aufgabestellen erforderlich.

2ur Verhinderung der unzulässigen, starken Kondensation wird deshalb in der Praxis weitgehend mit einer Trocknung gearbeitet, bei der zunächst in einer ersten Drucktrocknungsstufe heiße Gase von unten nach oben durch das Pelletbett geleitet werden und danach in einer zweiten Saugzugtrocknungsstufe heiße Gase von oben nach unten durch das Bett geleitet werden (US-PS 3 333 770, US-PS 3 172 754). Dadurch wird zwar die unzulässige uberfeuchtung durch starke Kondensation weitgehend vermieden, es ist aber ein größerer Aufwand erforderlich.

Eine weitere Möglichkeit, die Uberfeuchtung von Pelletschichten zu vermeiden, besteht darin, die Pellets vorgewärmt mit einer Temperatur von etwa 40-70 C auf die Maschine aufzugeben. Dies bedingt aber einen beträchtlichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unzulässige Uberfeuchtung von Schichten des Pelletbettes und ein Zerplatzen von Pellets bei der Trocknung der Grünpellets möglichst weitgehend und mit möglichst geringem Aufwand zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Trocknung in einer ersten Stufe mittels heißer Gase von 60 - 180 ⁰C erfolgt und danach die Temperatur der heißen Gase innerhalb von 2 bis 5 min auf 280 - 400 C gesteigert wird.

Die Gastemperatur bezieht sich immer auf die Eintrittstemperatur des Gases in das Pelletbett. Die zeit bezieht sich immer auf den Beginn der Trocknung. In der ersten Stufe wird zunächst die oberste Schicht des Pelletbettes mit einer Eintrittstemperatur des Gases von 60 - 180 ⁰C getrocknet und

330668A

die Trocknungsfront wandert in die nächste Schicht des Pelletbettes. Die Steigerung der Eintrittsteraperatur der Gase nach dieser ersten Stufe wird so geregelt, daß die Gase an die bereits getrockneten Pellets so viel Wärme abgeben, daß sie an der Trocknungsfront immer mit möglichst etwa der gleichen Temperatur ankommen. Im Idealfall wäre dazu eine kontinuierliche Steigerung des Temperaturprofils der Gase über die Trocknungszone erforderlich. Eine solche kontinuierliche Steigerung ist jedoch in der Praxis aufwendig, so daß eine gestufte Steigerung durchgeführt wird. Als heiße Gase werden im allgemeinen Kühlluft oder Abgas aus der Brennzone verwendet, die mit entsprechender Temperatur ausgewählt oder durch Vermischen mit Kaltluft oder kälteren Gasen auf die erforderliche Temperatur abgekühlt werden. Die Trocknungszone erstreckt sich noch eine gewisse Länge über die Stelle hinaus, wo die heißen Gase mit der höchsten Eintrittstemperatur zuerst in das Bett eintreten.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Steigerung der Temperatur aer heißen Gase in mehreren Stufen erfolgt. Dadurch kann auf einfache Weise eine Annäherung an eine kontinuierliche Steigerung des Temperaturprofils erzielt werden. Die Anzahl der Stufen wird in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen so gewählt, daß eine unzuläsT sige Uberfeuchtung von Schichten des Pelletbettes vermieden wird. Dies kann durch Versuche auf einer Sinterpfanne empirisch ermittelt werden, da sich diese Ergebnisse auf den Wanderrost übertragen lassen. Die Einstellung der Temperaturen in den einzelnen Stufen ist z.B. in der Weise möglich, daß eine Gashaube über der Trocknungszone angeordnet ist, die in Laufrichtung des Wanderrostes in mehrere Abschnitte unterteilt ist. In die Gashaube wird ein Strom von heißen Gasen eingeleitet und in den einzelnen Abschnitten durch geregelte Zugabe von kälteren Gasen die dort gewünschte Gastemperatur eingestellt. Weiterhin ist es möglich, über dem gesamten Wanderrost eine gemeinsame Gashaube anzuordnen und die in der zweiten

Kühlstufe anfallende erwärmte Kühlluft unter der Decke der Gashaube unter Einstellung der gewünschten Temperaturen in die Trocknungsstufe zu leiten.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Trocknung in der ersten Stufe bis zu 60 see mittels heißer Gase von 60 - 120 ⁰C erfolgt, in einer zweiten Stufe bis zu 120 see mittels heißer Gase von 120 - 180 °C, in einer dritten Stufe bis zu 180 see mittels heißer Gase von 180 - 220 ⁰C und in einer Endstufe mittels heißer Gase von 280 - 350 ⁰C. Dadurch werden besonders gute Ergebnisse erzielt.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.

Die Versuche wurden auf einer Pfanne von 26 cm Durchmesser durchgeführt. Die Grünpellets wurden auf einem Pelletierteller unter Einstellung einer Feuchtigkeit von 8,75 % mit einem mittleren Durchmesser von 12,5 mm hergestellt und in einer Schichthöhe von 30 cm auf 10 cm Rostbelag aus bereits gebrannten Pellets aufgegeben. Die pfanne war mit einer Gashaube und einem VJindkasten zur Zuführung bzw. Ableitung der Gase ausgerüstet.

Die Pellets wurden aus einer Mischung von Eisenerzkonzentrat unter Zusatz von Bentonit, Olivin und Koksgrus hergestellt und hatte folgende chemische Analyse und Korngröße:

Fe ges. 63,3 %

Fe²⁺ 7,4 %

CaO 0,2% 75,2 %<0,045 mm

MgO 1,5 %

SiO., 4,4 %

Al₂O₃ 0,9 %

Im Versuch Nr. 1 wurde das Brennschema einer Pelletieranlage möglichst genau nachgefahren. Dabei wurde mit einer Drucktrocknung von 4,5 min Dauer bei 350 C Gastemperatur begonnen, der eine Saugtrocknung von 4 min mit ebenfalls 350 C Gastemperatur folgte. Das Brennen erfolgte bei einer Temperatur von 1320 ⁰C, anschließend wurden die Pellets auf eine mittlere Abwurftemperatur von 120 °C abgekühlt. Die Qualitätsmerkmale der so erzeugten Pellets stimmen mit den in der nachgefahrenen Betriebsanlage erhaltenen Werten weitgehend überein.

Im Versuch Nr. 2 wurde die Trocknung in der erfindungsgemäßen Weise durchgeführt. Alle anderen Parameter wurden beibehalten Die Trocknung wurde in folgenden Stufen durchgeführt:

0-60 see mit 100 ⁰C

60 - 120 see mit 160 ⁰C

120 - 180 see mit 210 ⁰C

180- - 342 s'ec mit 350 ⁰C

wobei die Temperatursteigerung in den einzelnen Stufen möglichst schnell durchgeführt wurde.

Versuch

Drucktrocknung
min

Saugtrocknung

min

Brennen

mm

Kühlen

nun

Nr. 1
Nr. 2

4,5

4 5,7

16
16,3

13,9 13,8

Versuch

Leistung

t/24^hxm²

306684

Druckfestigkeit N/Pellet

Trommelfestig- Abrieb keit % >6,3 mm 4 0,5 mm

Nr.	1	23,9	2225	94,2	5,6
Nr.	2	25,6	2220	94,6	5,0

Der Wärmeverbrauch für den Versuch Nr. 2 lag gegenüber dem Versuch Nr. 1 um 6,9 % niedriger. ^

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine Trocknung ohne unzulässige Uberfeuchtung von Pelletschichten und ohne Zerplatzen der Pellets in einfacher Weise lediglich im Saugzugverfahren möglich ist. Die Qualität der erzeugten Pellets ist mindestens so gut wie die der mit der kombinierten Druck-Saugzug-Trocknung arbeitenden Verfahren. Die Länge der Trockr.ungszone kann verkürzt werden und dadurch die Durchsatzleistung der Maschine erhöht werden. Es ist eine gute Ausnutzung der V?ärme des Abgases möglich.

Claims

330668A

Patentansprüche

Verfahren zur thermischen Behandlung von Grünpellets auf einer Pelletbrennmaschine unter Hindurchleiten von heißen Gasen durch das Pelletbett, wobei die Pellets zunächst in einer Trockenzone mit abwärts gerichteter Gasströmung getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in einer ersten Stufe mittels heißer Gase von 60 180 ⁰C erfolgt und danach die Temperatur der heißen Gase innerhalb von 2 bis 5 min auf 280 - 400 °C gesteigert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung der Temperatur der heißen Gase in mehreren Stufen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in der ersten Stufe bis zu 60 see mittels heißer Gase von 60 - 120 C erfolgt, in einer zweiten Stufe bis zu 120 see mittels heißer Gase von 120 180 C, in einer dritten Stufe bis zu 180 see mittels heißer Gase von 180 - 220 C und in einer Endstufe mittels heißer Gase von 280 - 350 °C.