DE938115C - Method and device for operating shaft furnaces used for burning, sintering or roasting - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von dem Brennen, Sintern oder Rösten dienenden Schachtöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Schachtöfen, die zum Brennen, Sintern oder Rösten z. B. von Kalkstein, Erz od. dgl. dienen, bei welchen das Material den Brennraum des Schachtofens in solcher Schichtung durchwandert, daß das kleinstöckige Material unten, das größstückige Material oben liegt. Bei diesem Verfahren wird das obenliegende großstöckige Material unmittelbar von der Flamme und der Strahlung beaufschlagt, während das darunter wandernde kleinstöckige Material weniger in unmittelbarer Berührung mit der Flamme als durch die Strahlung, die unmittelbar von der Flamme und mittelbar von den oberen Brenngutteilen ausgeht, gebrannt wird. Die letzte Wirkung ist naturgemäß praktisch insofern begrenzt, als durch die gewählte Form des Ofenraums und des Neigungswinkels der dem Material gebotenen Rutschfläche wie bei gegebener Brenntemperatur die Einwirkung der von außen auf die unteren Schichten .wirkenden Strahlen davon abhängig ist, daß zwischen dem obenliegenden - grobstöckigen Material für die Strahlen genügend durchlässige Hohlräume vorhanden sind: Es kann daher bei verhältnismäßig hoher Schichtung sehr feinstöckigen Materials vorkommen, daß die untersten Schichten nicht vollständig durchgebrannt am unteren Ende des Ofenraums ankommen. Diesen Mangel durch verlängerte, Verweilzeit des Materials im Brennraum zu beheben, erscheint unzweckmäßig, weil dabei nicht nur die Ofenleistung sinkt, sondern auch die Gefahr eines Überbrennens .des oberen Teiles der Material= schiebt gegeben wäre.The invention relates to a method for operating shaft furnaces which are used for firing, sintering or roasting, for. B. of limestone, ore. The like. Serve, in which the material migrates through the combustion chamber of the shaft furnace in such stratification that the small-story material is below, the larger-sized material above. In this process, the large-story material above is directly exposed to the flame and radiation, while the small-story material moving underneath is burned less in direct contact with the flame than by the radiation emanating directly from the flame and indirectly from the upper parts of the material to be fired . The last effect is of course practically limited insofar as, due to the chosen shape of the furnace chamber and the angle of inclination of the sliding surface offered to the material, as at a given firing temperature, the effect of the rays acting from the outside on the lower layers depends on the fact that between the one above - the coarse one Material for the rays there are enough permeable cavities: With relatively high layers of very fine-grained material it can happen that the bottom layers do not reach the lower end of the furnace chamber completely burnt through. To correct this deficiency by prolonged, residence time of the material in the combustion chamber, does not seem appropriate because it not only reduces the heat output, but also the risk of over burning .of the upper part of the material would be given = pushes.

Die Erfindung entwickelt neue Maßnahmen, die eine vollständige Behebung der Nachteile genannter Art ermöglichen. Erfindungsgemäß wird an geeigneter Stelle der nach unten rutschenden Material= schicht, insbesondere am unteren Ende derselben, wo die Materialschicht ihre geringste Dicke hat, eine zusätzliche Durchwirbelung des Materials mittels eines von innen an die Materialschicht herangeführten Gasstroms, z. B. eines Luftstroms oder eines zusätzlichen Luftbrenngasstromes, vorgenommen. Durch diese Wirbeleinwirkung werden insbesondere die untenlie&enden feinen Materialteilchen erfaßt und nach oben getrieben, so daß sie der vollen Wirkung der Flamme ausgesetzt werden. Diese Durchwirbelung läßt sich durch Änderung der Menge und Geschwindigkeit des zugeführten Luftstroms entsprechend der Schichtstärke und Art des Materials regulieren.The invention develops new measures that allow a complete remedy allow the disadvantages of the type mentioned. According to the invention at a suitable point the downward sliding material = layer, especially at the lower end of the same, where the material layer has its smallest thickness, an additional turbulence of the material by means of a gas flow brought to the material layer from the inside, z. B. an air stream or an additional air fuel gas stream made. This vortex action in particular causes the fine particles of material below to become captured and driven upwards so that they are exposed to the full effect of the flame will. This vortex can be changed by changing the amount and speed of the supplied air flow according to the layer thickness and type of material regulate.

In praktischer Durchführung des zusätzlichen Wirbelverfahrens können Vorrichtungen verschiedener Art verwendet werden.In practical implementation of the additional whirling process can Devices of various types can be used.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausbildungsformen der Brennkammer einer erfindungsgemäß gestalteten Vorrichtung beispielsweise dargestellt, Fig. i zeigt im Vertikalschnitt die Brennkammer eines Schachtofens., z. B. eines Ringschachtofens; Fig.2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform ebenfalls im vertikalen Schnitt.The drawing shows various forms of combustion chamber design a device designed according to the invention, for example, Fig. i shows in vertical section the combustion chamber of a shaft furnace., z. B. a ring shaft furnace; 2 shows a modified embodiment also in vertical section.

.Im einzelnen bezeichnet in den Figuren das Bezugszeichen i eine ebene oder konische Rutschfläche der das Material aus dem Schacht- oder Füllraum 2 des Ofens klassiert vorgeführt wird. Das Material ist so. geschichtet, daß die kleinstöckigen Teile 3 unten liegen, während die gröberen Teile 4 über diesen kleinstöckigen Schichten nach unten wandern. Die Stärke der Schicht nimmt, je weiter das Material nach unten vorschreitet; ab: An geeigneter Stelle werden Flammgase oder Brenngase durch eine öffnung 5 zugeführt, die in der Pfeilrichtung nach oben ziehen und dabei das in der oberen Schicht liegende grobstöckige Material 4 unmittelbar brennen oder sintern sowie auf das darunter liegende kleinstükkige Material ebenfalls durch Strahlung einwirken. Man kann auch bei geschlossener Öffnung 5, angedeutetdurch diepunktiertenLinien6,derartarbeiten, da.ß man festen Brennstoff zusammen mit dem Beschickungsgut in den Füllraum 2 einführt oder auch, wie im Hauptpatent beschrieben, durch eine seitliche Füllöffnung 7 zuführt.In detail, the reference symbol i in the figures denotes a plane or conical sliding surface of the material from the shaft or filling space 2 of the Furnace is shown classified. The material is like that. layered that the small-story Parts 3 are at the bottom, while the coarser parts 4 are above these small layers hike down. The thickness of the layer increases the further down the material is advances; from: At a suitable point, flame gases or combustion gases are passed through a opening 5, pulling it up in the direction of the arrow and opening the in the upper layer lying coarse material 4 burn or sinter directly as well as on the underlying small pieces of material also by radiation act. It is also possible to work with the opening 5 closed, indicated by the dotted lines 6, da.ß one introduces solid fuel into the filling space 2 together with the material to be charged or, as described in the main patent, feeds through a lateral filling opening 7.

Um in jedem Fall auch ein vollständiges Durchbrennen, Sintern oder Rösten des untenliegenden. kleinstöckigen Materials zu gewährleisten, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i die Ablauffläche i zweckmäßig in der Zone stärkster Brennwirkung, z. B. gegenüber dem Eintritt der Flamme durch die Öffnung 5, scharf in ihrer Richtung geändert, so daß die anschließende Fläche 8 scharf zurückspringt. Die Fläche 8 verläuft ferner zweckmäßig unter einem verhältnismäßig kleinen Winkel gegenüber der Horizontalen derart, daß das auf der Barunterliegenden Ablauffläche 9 abrutschende fer-`£iggebrannteMaterial denHohlraumbis zurFläche8 nicht vollständig ausfüllt. An den durch die Flächen 8, 9 gebildeten Hohlraum schließt sich ein Abkühlungs- und Austragrumpf io an, durch den ein Luftstrom i r zugeführt wird, der das Material abizühlt und sich dabei vorwärmt. Der Luftstrom geht durch den Hohlraum 12 nach oben und durchdringt, um die scharfe Kante i, 8 herumgehend, die Materialschicht. - Dabei wird das kleinstöckige Material hochgewirbelt und in den Flammenraum getragen. Die Ausbildung und Länge der Rutschfläche 9 muß dabei derart getroffen werden, daß der Widerstand, den der Luftstrom ii beim Durchgang durch das auf der Fläche g befindliche Material findet, erheblich größer ist als der durch die Materialschicht an der Stelle i, 8 dem Luftstrom gebotene Widerstand.To ensure complete burn-through, sintering or in any case Roasting the underlying. To ensure small-scale material is in the Embodiment according to FIG. I, the drainage area i is expediently strongest in the zone Burning effect, e.g. B. opposite the entry of the flame through the opening 5, sharp changed in their direction, so that the adjoining surface 8 jumps back sharply. The surface 8 also expediently runs at a relatively small angle in relation to the horizontal in such a way that the drainage surface lying underneath the bar 9 slipping ferrous fired material does not completely fill the cavity up to the surface 8 fills out. The cavity formed by the surfaces 8, 9 is followed by a cooling and discharge hull io through which an air stream i r is fed to which the material is fed cools down and warms up. The air flow follows through the cavity 12 at the top and penetrates, going around the sharp edge i, 8, the layer of material. - The small-scale material is whirled up and carried into the flame chamber. The formation and length of the sliding surface 9 must be made such that the resistance that the air flow ii when passing through the one located on the surface g Material finds, is considerably larger than that through the material layer at the point i, 8 resistance offered to airflow.

Um die Wirkung der -zusätzlichen Durchwirbelung der feinstöckigen Materialschichten zu vergrößern, -kann der Luft an geeigneter Stelle, z. B. durch die in der Fläche 8 angebrachten Öffnungen 13, 14, zusätzlicher Brennstoff, z. B. als Gas, zugeführt werden. Die Menge der Luft wie des Zusatzgases werden derart eingestellt, daß eine vollständige Behandlung auch der feinstöckigen Materialschichten gewährleistet wird.To the effect of the additional turbulence of the fine-story To enlarge material layers, -can the air in a suitable place, z. B. by the openings 13, 14 made in the surface 8, additional fuel, e.g. B. as gas. The amount of the air and the auxiliary gas become such set that a complete treatment of the fine-grained layers of material is guaranteed.

In der Einrichtung gemäß Fig. 2 bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. i. Hier ist am Ende der Fläche i eine poröse feuerfeste Platte 15 angeschlossen, durch welche der Luftstrom oder Luft-Gas-Strom ii hindurchstreicht.In the device according to FIG. 2, the same reference symbols denote the same Parts as in Fig. I. Here at the end of the surface i is a porous refractory plate 15 connected, through which the air flow or air-gas flow ii passes.

In der Abkühlungszone io kann noch zweckmäßig ein Teil der vorgewärmten Verbrennungsluft ii durch eine Überleitung 16 nach dem Feuerkanal s abgeleitet werden, um als Primärluft den Brenngasen zugeführt zu werden. Eine Klappe 17 regelt' die Menge der abgeleiteten Luft und ermöglicht zugleich eine Regulierung des Luftstromes in der Verbrennungszone. Die konstruktive Ausbildung der Wirbelluftzuführung oder Wirbelluft- und Gaszuführung -kann mannigfach abgeändert werden. Die Querschnitte nach Fig. i und :2 können z. B. als Vertikalschnitte eines Ringschachtofens gelten, so daß die Luftzuführungen auf der konisch gestalteten Fläche 8 des Ringschachtansatzes in gleichmäßiger Verteilung über den ganzen Umfang desselben angeordnet sein können. Stattdessen können die Querschnitte nach Fig. i und 2 auch einen Ofen mit schrägem Brennkanal veranschaulichen, so daß sowohl die Rutschfläche i wie die anschließende zürückspringende Fläche 8 im wesentlichen eben verlaufen, dabei kann der Brennkanal über der Fläche i oder der anschließende Kanal zwischen den Flächen 9 und 8 beliebigen Querschnitt, z. B. viereckigen oder gewölbten Querschnitt; besitzen.In the cooling zone io, part of the preheated combustion air ii can expediently be diverted through a transfer line 16 to the fire duct s in order to be supplied to the combustion gases as primary air. A flap 17 regulates the amount of discharged air and at the same time enables the air flow in the combustion zone to be regulated. The design of the fluidizing air supply or fluidizing air and gas supply can be modified in many ways. The cross-sections according to Fig. I and: 2 can, for. B. apply as vertical sections of a ring shaft furnace, so that the air inlets on the conical surface 8 of the ring shaft attachment can be arranged in a uniform distribution over the entire circumference of the same. Instead, the cross-sections according to FIGS. I and 2 can also illustrate a furnace with an inclined firing channel, so that both the sliding surface i and the subsequent recessed surface 8 are essentially flat, with the firing channel above surface i or the adjoining channel between the surfaces 9 and 8 any cross-section, e.g. B. square or arched cross-section; own.

Das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlicher Aufwirbelung der feinstöckigen Schicht des Brenngutes läßt sich also bei beliebiger Gestaltung des Ofens und Führung des Brenn-, Sinterungs- oder Röstprozesses in der Weise durchführen, daß man während des Brennprozesses die untenliegenden feinstöckigen Schichten nochmals aufwirbelt und in den wirksamen Brennraum bringt.The inventive method additional fluidization of the fine-story Layer of the material to be fired can therefore be any design of the furnace and guidance the burning, sintering or roasting process in such a way that one while of the firing process whirls up the fine layers below and brings it into the effective combustion chamber.

Ein wesentlicher Unterschied des neuen Verfahrens gegenüber den bekannten Wirbelverfahren besteht darin, daß bei letzteren Verfahren das grobstöckige Material, obwohl dieses längere Brennzeit erfordert, durch Wirbelgase nicht so hoch getragen wird wie das feine Material. Diese Verfahren haben also den Nachteil, daß die Wirbelgase hauptsächlich das feinstöckige Material nach oben in die günstigste Brennzone bringen, während das gröbere Material weiter unten liegenbleibt und der Brennwirkung nicht so sicher ausgesetzt wird, obwohl gerade das Gegenteil der Fall sein müßte, um ein gleichmäßiges Durchbrennen der kleinstöckigen und gröberstükkigen Materialanteile zu erhalten. Demgegenüber bleibt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das großstöckige Material ständig in der Zone stärkster Brennwirkung liegen, während nur am Schluß des Brennprozesses das feinstöckige Material nochmals hochgewirbelt und ebenfalls der vollen Brennwirkung ausgesetzt wird. Das großstöckige Material ist in diesem Fall schon fertiggebrannt oder weitgehend vorgebrannt, so daß die gesamte Materialmenge gleichmäßig durchbehandeltdenOfen verläßt.A major difference between the new process and the known ones Whirling process consists in the fact that in the latter process the coarse material, although this requires longer burning time, not carried as high by eddy gases becomes like the fine material. These methods have the disadvantage that the fluidizing gases mainly bring the fine-grained material up into the most favorable firing zone, while the coarser material remains below and the burning effect does not so safely exposed, although just the opposite would have to be the case in order to get a Even burning through of the small and coarse pieces of material to obtain. In contrast, in the method according to the invention, the large-story one remains Material are constantly in the zone of strongest burning effect, while only at the end During the firing process, the fine-grained material is whirled up again and likewise is exposed to the full burning effect. The tall stuff is in this one Case already completely burned or largely pre-burned, so that the entire amount of material leaves the furnace evenly treated.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb von dem Brennen, Sintern oder Rösten dienenden Schachtöfen nach Patent 875 321, bei welchem das Material einen Behandlungsraum von oben nach unten derart geschichtet durchwandert, daß das feinstöckige Material in den unteren Schichten, das großstöckige Material darüber liegt, dadurch gekennzeichnet, daß an geeigneter Stelle des Behandlungsraumes, zweckmäßig in der Zone größter Brennwirkung und kleinster Materialstärke, das feinstöckige Material durch einen Gasstrom, z. B. aus Luft oder Brennstoff-Luft-Gemisch, hochgewirbelt und in das Gebiet stärksterBrennwirkung gebracht wird. PATENT CLAIMS: i. Method of operation from firing, sintering or roasting shaft furnaces according to patent 875,321, in which the material stratified through a treatment room from top to bottom in such a way that the fine-story material in the lower layers, the large-story material above is, characterized in that at a suitable point in the treatment room, expedient in the zone of greatest burning effect and smallest material thickness, the fine-story Material by a gas stream, e.g. B. from air or fuel-air mixture, whirled up and is brought into the area of strongest burning effect. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom der unten wandernden kleinstöckigen Materialschicht an der Stelle zugeführt wird, an welcher das Material aus dem eigentlichen Brennraum unter Änderung seiner Richtung in den anschließenden Ablaufraum übergeht. 2. The method according to claim i, characterized in that the gas flow of the small-scale migrating below Material layer is fed at the point at which the material from the actual Combustion chamber changes its direction into the subsequent drainage chamber. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom der kleinstükkigen, untenliegenden Materialschicht in der Querrichtung zugeführt wird, wodurch das. Durchdringen der kleinstöckigen Teile durch die großstöckige Materialschicht erleichtert wird. q.. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem an den eigentlichen Brennraum anschließenden Ablaufraum die Neigung und Länge der Ablauffläche (9) und der darüberliegenden Decke (8) so bemessen ist, daß das von der unteren Ablauffläche nach unten wandernde Brenngut den Raum nicht vollständig ausfüllt, sondern ein Hohlraum (i2) zwischen der Decke (8) und der Brenngutoberfläche verbleibt. 5. Vorrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschfläche (i) und die Decke (8) eine scharfe Kante bilden, so daß das über diese Kante auf der Rutschfläche (9) des anschließenden Ablaufraumes auffallende Material an der Stelle der Kante einen geringeren Widerstand für das zugeführte Wirbelgas aufweist als die auf der Fläche abrutschende Materialschicht. 6. Vorrichtung nach Anspruch q. oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Rutschfläche (i) eine poröse oder rostartig ausgebildete Platte (i5) vorgesehen ist, durch welche das Wirbelgas in die Schicht des Brennguts eindringen kann. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche q. bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Abkühlungsraum (io) ein Teil der vorgewärmten Verbrennungsluft (i i) abgezweigt und als Primärluft den Brenngasen (5) zugeführt wird. B. Vorrichtung nach einem der Ansprüche q. bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtraum ringförmig und die Ablaufflächen kegelig ausgeführt sind.3. The method according to claim i or 2, characterized in that the gas stream of small-sized, underlying layer of material is fed in the transverse direction, whereby the penetration of the small-story parts through the large-story material layer is facilitated. q .. Device for performing the method according to one of the Claims i to 3, characterized in that in the to the actual combustion chamber subsequent drainage space, the inclination and length of the drainage surface (9) and the overlying Ceiling (8) is dimensioned so that it migrates downwards from the lower drainage surface Firing material does not completely fill the space, but rather a cavity (i2) between the ceiling (8) and the surface of the material to be fired remains. 5. Apparatus according to claim q., characterized in that the sliding surface (i) and the ceiling (8) have a sharp Form edge, so that this edge on the sliding surface (9) of the subsequent The material that strikes the drainage space at the point of the edge has a lower resistance for the supplied fluidizing gas as the material layer slipping on the surface. 6. Apparatus according to claim q. or 5, characterized in that at the end of the Slip surface (i) a porous or rust-like plate (i5) is provided through which the fluidizing gas can penetrate into the layer of the fuel. 7th Device according to one of claims q. to 6, characterized in that the cooling space (io) part of the preheated combustion air (i i) branched off and used as primary air the fuel gases (5) is supplied. B. Device according to one of claims q. until 7, characterized in that the shaft space is annular and the drainage areas are tapered.