DE60015391T2

DE60015391T2 - Vorrichtung zur gleichmässigen zufuhr von pulver zu einem konzentratbrenner eines suspensionsschmelzofens

Info

Publication number: DE60015391T2
Application number: DE60015391T
Authority: DE
Inventors: Ilkka Kojo; Markku Lahtinen; Kaarle Peltoniemi
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2020-05-13
Also published as: AU775396B2; JP2003500627A; ES2228516T3; BG64395B1; WO2000073519A1; CA2374888A1; PL193684B1; MXPA01011774A; TR200103379T2; YU85301A; EA003004B1; ZA200109325B; PL351867A1; CN1237193C; FI991226A0; AR024099A1; AU4571300A; PT1242639E; KR20020008411A; US6565799B1

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen für die Zufuhr von pulvrigen Materialien zu einem Konzentratbrenner eines Suspensionsschmelzofens, welche es ermöglichen, die Zufuhr von festem fein zerteilten Material in den Ofen gleichmäßig in dem Konzentratbrenner zu verteilen. Gemäß der Erfindung ist eine vibrierende Zufuhrvorrichtung zwischen dem Fördermittel des rohen Materials und dem eigentlichen Brenner eingerichtet, und die Zufuhrleitungen des Konzentratbrenners sind mit Flügeln bzw. Trennblechen ausgerüstet, um das Material zu trennen.
In einem Suspensionsschmelzofen findet die Zufuhr von pulvrigem Material, wie zum Beispiel Konzentrat, Zuschlag und Flugstaub, über den Konzentratbrenner statt, welcher oben auf dem Reaktionsschacht des Ofens angeordnet ist. Aus Gründen der Klarheit wird der Begriff Konzentrat im Text im Folgenden verwendet, um für alle pulvrigen Materialien zu stehen, welches in den Ofen über den Konzentratbrenner zugeführt wird. Für den erfolgreichen Betrieb des Konzentratbrenners ist es extrem wichtig, dass das Konzentrat und die Prozessluft gleichmäßig vermischt werden, wenn sie von dem Brenner in den Reaktionsraum ausgestoßen werden, d. h. in den oberen Bereich des Reaktionsschacht des Suspensionsschmelzofens. Wenn dies nicht der Fall ist, ist das Ergebnis einerseits ein Bereich von unter-reagiertem Konzentrat, wo das Konzentrat über dem angezielten Prozessluft/Konzentrat-Verhältnis ist und andererseits ein Bereich von über-reagiertem Konzentrat, wo das Konzentrat unter dem angezielten Prozessluft/Konzentrat-Verhältnis ist, wodurch eine große Menge an Magnetit von den Reaktionen erzeugt wird. Magnetit löst sich langsam auf und beeinträchtigt die Qualität der erzeugten Schlacke, so dass es die Viskosität der Schlacke erhöht, und die hohe Viskosität verlangsamt wiederum die Trennung von Stein und Schlacke in dem unteren Ofen.
Eine schlechte Verteilung hat auch einen klaren Effekt auf das Temperaturprofil des Reaktionsschachts: in dem Ofen werden heiße Bereiche erzeugt, wo die durch das Konzentrat gebildete und den Reaktionsschacht schützende autogene Auskleidung einer großen thermischen Belastung ausgesetzt ist und wobei das Resultat, im schlimmsten Fall, zu der Zerstörung der Wand des Reaktionsschachts führen kann. Es gab auch Anzeichen, dass Staubbildung ausgeprägter ist, wenn der Brenner aufgrund einer schlechten Konzentratverteilung nicht gut arbeitet.
Bei momentan verwendeten Lösungen wird das Konzentrat von dem Konzentratzufuhrsilo hauptsächlich über Rüttel- oder Kratzförderer zu dem Konzentratbrenner gebracht, von wo der rohe Materialfluss für den Ausstoß zuerst zu dem Vorratsbehälter des Konzentratbrenners gebracht wird und von da entlang den Konzentratzufuhrleitungen zu dem eigentlichen Konzentratbrenner selbst. Die Vorrichtung ist entsprechend dem verwendeten Raum aufgebaut, so dass die Fördereinrichtung und die Konzentratleitungen in einem 90° Winkel zueinander stehen können, wobei beim Ändern der Fließrichtung in dem Vorratsbehälter des Konzentratbrenners das Konzentrat, welches sich in einem leicht fluiden Zustand befindet, sich wie eine Flüssigkeit verhält, und der Fluss und insbesondere die Verteilung des Konzentrats in dem Querschnittsbereich der Konzentratleitung ungleichmäßig ist, wodurch die Verteilung des Konzentrats in dem Brenner weiter verschlechtert wird.
In den meisten Fällen wird das Konzentrat unter Verwendung von zwei separaten Konzentratförderern zu dem Konzentratbrenner gebracht. In diesen Fällen hängt die Verteilung des Konzentrats zu dem Brenner von der Synchronisation der Förderer ab. Ein Langzeitbetrieb mit nur einem Förderer verursacht ähnliche Probleme wie oben, da das Konzentrat ungleichmäßig in den Zufuhrleitungen des Konzentrats verteilt ist.
Eine Vorrichtung für die gleichmäßige Zufuhr von pulvrigem Material zu einem Konzentratbrenner eines Suspensionsschmelzofens wurde nun entwickelt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Der von dem Konzentratförderer kommende Rohmaterialfluss wird kurz vor dem eigentlichen Brenner einer kurzen vibrierenden Zufuhrvorrichtung zugeführt, wobei die Frequenz dieser Zufuhrvorrichtung eingerichtet wird, so dass das Konzentrat in der Zufuhrvorrichtung leicht verdichtet wird und daher gleichmäßig entlang der horizontalen Oberfläche der Zufuhrvorrichtung verteilt wird. Die Zufuhrleitungen des Konzentrats, welche das rohe Material von der vibrierenden Zufuhrvorrichtung zu dem Konzentratbrenner führen sind mit Unterteilungen ausgestattet. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung werden in den beigefügten Patentansprüchen klar gestellt.
Die zu der Zufuhreinrichtung des Konzentratbrenners gehörende vibrierende Zufuhrvorrichtung ist in Relation zu dem eigentlichen Konzentratbrenner so angeordnet, dass der Fluss des von der Zufuhrvorrichtung kommenden Konzentrats lotrecht zu der vertikalen Achse des Brenners ist, wodurch der Konzentratfluss nach der Zufuhrvorrichtung gleichmäßig in der gewünschten Menge verteilt werden kann. Obwohl die Änderung der Richtung des Konzentratflusses oben als Nachteil angesehen wurde, ist es dies in diesem Fall nicht, da die nach der vibrierenden Zufuhrvorrichtung positionierten Konzentratleitungen mit Unterteilungen ausgestattet sind, welche das Konzentrat gleichmäßig über den gesamten Querschnittsbereich der Leitungen aufteilen. Die Aufteilung ist weiter sichergestellt, indem kleine Streueinrichtungen in der Zufuhrvorrichtung vorgesehen werden, welche die exakte Verteilung an bestimmten Stellen verbessern. Die durch die vibrierende Zufuhrvorrichtung erreichte Konzentratverteilung wird bewahrt, indem die Zufuhrleitungen von der vibrierenden Zufuhrvorrichtung zu dem Konzentratbrenner mit Unterteilungen, oder Schaufeln, geteilt werden.
Die Zufuhrvorrichtung gemäß der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung funktioniert exzellent in dem Fall einer einzelnen Zufuhrvorrichtung und gleicht den Konzentratfluss sowohl über die Zeit als auch über den Raum aus. Wenn die Anordnung allerdings zwei Konzentratförderer enthält und es gewünscht ist diese asynchron zu betreiben, ist das Resultat wieder eine ungleichmäßige Verteilung des rohen Materials. Diese Situation kann auf zwei Weisen gelöst werden, abhängig davon, ob die asynchrone Zufuhr ein regelmäßiges oder ein seltenes Ereignis ist.
Wenn eine asynchrone Zufuhr gewünscht oder auf einer einigermaßen regelmäßigen Basis genutzt werden muss, ist es empfehlenswert beide Seiten des Konzentrateinlassbereichs des Konzentratsbrenners selbst in vier Bereiche zu unterteilen, so dass das Material gleichmäßig verteilt in die vier Segmente des ringförmigen Auslasskanals eintritt.
Die Realisierung der oben detailliert aufgeführten Modifikationen an der Ausrüstung verlangt bei älteren Brennertypen jedoch erhebliche Änderungen. Daher ist es bei alten Konzentratbrennern und in Fällen, wo der Betrieb mit einer Zufuhrvorrichtung selten auftritt einfacher, den Prozess anzuhalten und die Zufuhrleitungen des Konzentratbrenners und die Auslasskanäle mit extra Schaufeln an der Innenseite nachzurüsten, um die von nur einer Seite kommende Zufuhr in vier Bereiche zu unterteilen. Die Schaufeln sind so gestaltet, dass sie auch umgekehrt genutzt werden können, unabhängig davon, welche der beiden Konzentratzufuhrvorrichtungen in Betrieb ist.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiter mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine einfache Darstellung eines Suspensionsschmelzofens und dessen Zufuhrvorrichtung zeigt,
2 ein vertikaler Schnitt der Zufuhrvorrichtung eines Konzentratbrenners gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
3A und 3B eine Seitenansicht und ein Querschnitt einer bestimmten Anordnung von Konzentratzufuhrleitungen und Auslasskanal sind,
4A und 4B eine Seitenansicht und ein Querschnitt einer weiteren Alternative sind,
und in 5A, 5B und 5C ist Figur A ein vertikaler Schnitt, B eine Seitenansicht von verschiedenen Punkten von Konzentratzufuhrleitungen und einem Auslasskanal und C der korrespondierende Querschnitt einer Alternative gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
1 zeigt einen Schwebeschmelzofen 1, in welchen pulvriges festes Material über einen Konzentratbrenner 2 zugeführt wird. Das Konzentrat wird von einem Tank 3 auf einem Förderer 4 zu dem oberen Bereich eines Auslasskanals 5 bewegt, so dass das Material als ein kontinuierlicher Fluss durch diesen Kanal 5 zu dem oberen Bereich 7 eines Reaktionsschachts 6 des Ofens 1 fällt. Reaktionsgas wird über Gaszufuhrelemente 8 um den Konzentratkanal parallel zu dem Reaktionsschacht in dessen oberen Bereich geführt.
2 zeigt detaillierter eine Vorrichtung für die gleichmäßige Verteilung von Konzentrat zu dem Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung, wo die Zufuhr von sowohl Konzentrat als auch Reaktionsgas von zwei Richtungen stattfindet. Das Konzentrat wird durch den Förderer zu den Konzentrattanks 3 gebracht, welche an ihrem unteren Bereich mit vibrierenden Zufuhrvorrichtungen 9 verbunden sind. Die vibrierenden Zufuhrvorrichtungen sind weiter mit Streueinrichtungen ausgestattet, um die gleichmäßige Verteilung des Konzentrats sicher zu stellen, aber die Streueinrichtungen sind in den Zeichnungen nicht abgebildet. Die vibrierenden Zufuhrvorrichtungen sind wiederum mit Konzentratzufuhrleitungen 10 verbunden, von wo das Konzentrat nach unten in den Auslasskanal 5 fließt. Ein Konzentratverteiler 11 ist in dem Zentrum des Auslasskanals angeordnet. Der untere Bereich einer Gleitoberfläche 12 ist mit Löchern perforiert, durch welche horizontal zugeführte Luft den Konzentratfluss oberhalb aufteilt. Da der Konzentratverteiler im Stand der Technik bekannt ist, ist die damit verbundene Ausrüstung nicht detaillierter abgebildet.
Die Gaszufuhranordnung 13 für den Konzentratbrenner ist ebenfalls in ihrem oberen Bereich zweiteilig ausgebildet und vereint sich an der Basis in eine ringförmige Zufuhreinrichtung 14 um den Konzentratauslasskanal 5. Das Gas strömt von dieser Anordnung in den oberen Bereich 7 des Reaktionsschachts. Der Brenner besteht in seiner Gesamtheit aus den Zufuhrelementen des Reaktionsgases, den Zufuhrelementen des Konzentrats und dem zentral angeordneten Konzentratverteiler und, falls benötigt, können zusätzliche Brennstoff- und/oder zusätzliche Gaszufuhrelemente in dem Konzentratverteiler eingerichtet werden.
3A und 3B zeigen eine Weise, auf welche die Konzentratzufuhr vergleichmäßigt werden kann, indem die Konzentratzufuhrleitungen mit Unterteilungen ausgerüstet werden, wenn die Konzentratzufuhr von zwei Zufuhrleitungen 10 aus entgegengesetzten Richtungen in Auslasskanäle 5 kommt. Die Zufuhrleitungen sind mit einer Unterteilung 15 ausgerüstet, welche die Leitungen im Wesentlichen in zwei gleich große Kanäle 16 unterteilt. Die Unterteilungen in dem Auslasskanal erstrecken sich bis zu dem Konzentratverteiler 11. Unterteilungen, oder Schaufeln 17, sind auch in dem Auslasskanal 5 eingearbeitet, senkrecht zu den Unterteilungen der Zufuhrleitungen. Somit wird der Konzentratfluss in den Ofen durch vier Segmente 18 unterteilt, welche symmetrisch zueinander sind. Wo benötigt, können die Segmente, oder Sektoren, von verschiedener Größe in Relation zueinander sein.
4A und 4B zeigen eine Zufuhranordnung, wo die Konzentratzufuhr von nur einer Zufuhrleitung kommt. In diesem Fall ist die Zufuhrleitung 10 ebenfalls mit einer Unterteilung 15 geteilt, welche sich zu dem Konzentratverteiler 11 erstreckt. Der Auslasskanal 5 ist zusätzlich mittels Schaufeln 19 auch in vier Segmente bis zu dem Konzentratbrenner unterteilt, welche Schaufeln in mehr oder weniger derselben Richtung mit der Unterteilung 15 der Zufuhrleitung sind. Von diesen vier Segmenten sind die innersten Segmente 20 (gesehen von dem Konzentratfluss) im Querschnitt kleiner als die äußersten Segmente 21. Zusätzlich fungiert die ungenutzte Unterteilung der Zufuhrleitung als eine kontinuierliche Unterteilung zwischen den Segmenten. Falls keine zweite Zufuhrleitung vorhanden sein sollte, ist das Ende des Auslasskanals (gesehen von dem Konzentratfluss) mittels einer Platte in derselben Richtung wie die Unterteilung 15 der Zufuhrleitung in zwei geteilt. Segmente von unterschiedlicher Größe können einen bestimmten Grad an Ungleichmäßigkeit in der Zufuhrverteilung verursachen, aber diese Lösung ist allgemein dazu gedacht temporär zu sein und bietet auf jeden Fall ein besseres Ergebnis als der vorher verwendete, ungeteilte Auslasskanal.
5A, 5B und 5C zeigen eine weitere Alternative gemäß der vorliegenden Erfindung, wo die Konzentratleitungen 10 mit mehreren Unterteilungen geteilt sind. Die zentralen Unterteilungen 15 sind radial in dem Auslasskanal positioniert, um die Konzentratleitungen und den Auslasskanal in zwei Sektoren wie in den früheren Lösungen zu unterteilen. In diesem Fall sind die äußeren Unterteilungen 22 der Konzentratleitungen im Wesentlichen parallel zu der zentralen Unterteilung 15. Die Schaufeln 23 in dem Auslasskanal sind ebenfalls im Wesentlichen parallel zu den äußeren Unterteilungen der Konzentratleitungen, aber sie erstrecken sich nicht zu dem Konzentratverteiler 11. Sie sind zwischen der Wand des Auslasskanals und dem Konzentratverteiler angeordnet. Es ist offensichtlich, dass die Form der Schaufeln bzw. Leitbleche modifiziert werden kann, ohne die Idee der Erfindung zu ändern.

Claims

Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Zufuhr von pulvrigem Material zu einem Konzentratbrenner eines Suspensionsschmelzofens, wobei der Konzentratbrenner (2) aus Zufuhrelementen (13, 14) für Reaktionsgas, Zufuhrelementen (5, 10) für pulvriges Material und einem Konzentratverteiler (11) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine vibrierende Zufuhrvorrichtung (9) zwischen einem Tank (3) für pulvriges Material und Zufuhrleitungen (10) für pulvriges Material angeordnet ist, und dass die Zufuhrleitung (10) des Konzentratbrenners mit wenigstens einer Unterteilung (12) zur Teilung des Materials ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentratzufuhrleitung (10) mit einem ringförmigen Auslasskanal (5) verbunden ist, welcher mit Schaufeln (19, 23) zur Teilung des Materials ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zentrale Verteilungsunterteilung (15) der Konzentratzufuhrleitung bis zu dem Konzentratverteiler (11) in dem ringförmigen Auslasskanal (5) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19) des Auslasskanals (5) im Wesentlichen lotrecht zu der Unterteilung (15) der Zufuhrleitung positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19) des Auslasskanals (5) parallel zu der zentralen Unterteilung (15) der Zufuhrleitung positioniert sind und sich zu dem Konzentratverteiler (11) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentratzufuhrleitung (10) durch mehrere, im Wesentlichen parallele Unterteilungen (15, 22) geteilt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19, 23) des Auslasskanals (5) positioniert sind, um im Wesentlichen parallel zu den Unterteilungen (15, 22) der Zufuhrleitung zu sein.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Tanks (3) für pulvriges Material, vibrierenden Zufuhrvorrichtungen (9) und Konzentratleitungen (10) zwei beträgt.