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Verfahren und Vorrichtung zur Vorerhitzung von einem mit hoher
Temperatur arbeitenden metallurgischen Ofen aufzugebendem, stückigem bis körnigem Einsatzgut
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorerhitzung von einem mit hoher Temperatur arbeitenden metallurgischen Ofen aufzugebendem, stückigem bis körnigem Einsatzgut mittels der dem Ofen entströmenden heissen Abgase.
Erfindungsgemäss wird so verfahren, dass das vorzuwärmende Einsatzgut in mindestens zwei geson- dert auf einem Rost aufgebrachten Schichten, von denen die obere, zuerst von den heissen Ofenabgasen beaufschlagte Schicht aus Einsatzgut von höherer Schmelz- (Sinter-) temperatur besteht, durch den Ofen- abgasstrom hindurchbewegt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem mit einer Abgasabzugsleitung versehenen Ofenraum, einer an diese angeschlossenen Kammer und einem gelochten Rost in dieser Kammer, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass vor der Kammer ein erster
Speisetrichter und ein zweiter Speisetrichter angeordnet sind, von denen der erste eine erste Beschickungs- schicht an den Rost abgibt und der zweite Trichter eine zweite Beschickungsschicht der ersten Schicht überlagert.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht darin, dass die einzelnen Schichten auf dem Rost entsprechend ihren Schmelzpunktcharakteristiken aufgebracht werden, also die Schicht mit dem höchsten Schmelzpunkt als oberste. In dieser Weise lässt sich eine optimale Wärmeausnutzung des vorhandenen Volumens bei mit hohen Temperaturen arbeitenden Vorrichtungen erzielen, u. zw. bei den Abgasabzugsleitungen, die aus dem Ofenraum herausführen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in der Zeichnung veranschaulicht, in welcher Fig. 1 ein Aufriss, teilweise ein Schnitt der Vorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 und Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 ist.
Die Vorrichtung enthält einen Abgasabzugskanal 10 von einem (nicht dargestellten) Ofenraum und führt zu einer Kammer 11. Die Unterseite dieser Kammer 11 ist von einem gelochten Rost 12 gebildet ; dieser besteht aus einer Anzahl von Teilelementen 13 aus einer Eisen-Chrom-Nicht-Legierung. Die Legierung enthält 25% Chrom, 20% Nickel und 0, 25-0, 350/0 Kohlenstoff, Rest Eisen und Verunreinigungen.
JedesElement 13 weist annähernd die Gestalt eines H auf, dessen aufrechte Teile die Seitenwände 14 und der Quersteg des H den gelochten Träger 15 darstellt. Die einzelnen Elemente sind zu einer endlosen Fördervorrichtung aneinandergeschlossen ; jedes Element ist mit kleinen Rollen 16 ausgestattet, die auf einer Schiene 17 laufen und den Rost mit seiner oberen Flucht im wesentlichen horizontal halten. Der Rost wird durch eine entsprechende Kraftquelle (nicht dargestellt) in einer Weise angetrieben, dass er entweder kontinuierlich oder intermittierend mit verschiedenen Geschwindigkeiten in Richtung des Pfeiles A bewegt werden kann.
Die Kammer 11 ist als feuerfest ausgekleidete Haube 18 ausgebildet, die sich über die ganze Breite des Rostes 12 und über den grössten Teil der oberen Seite des Rostes erstreckt. Die Haube 18 schliesst dicht an die Oberseite der lotrechten Seitenwandungen 14 der Elemente 13 an, um den Rost 12 abzudichten und ein Lecken des Gases aus der Haube tunlichst auszuschliessen. Übermässigem Durchlecken von Gas kann
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dadurch gesteuert werden, dass der Druck in der Haube durch einen (nicht dargestellten) Ventilator überwacht wird.
Die gelochte Tragfläche 15 wird mit dem zu erhitzenden Material mit Hilfe zweier Trichter 19 und 20 beschickt, die über der oberen Flucht des Rostes 12, u. zw. vor der Haube 18, angeordnet sind. Schaufeln 21 und 22 ebnen das aus den Trichtern'austretende Material unter Bildung eines gleichmässigen Bettes 23 von gewünschter Dicke. Der mit einer Materialschicht bedeckte Rost 12 wird unter die Haube 18 geführt Wenn sich die gesamte Länge der oberen Flucht des mit Material bedeckten Rostes unter der Haube befindet, wird das heisse Abgas durch die Leitung 10 in die Haube 18 eingeführt. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Rost 12 sich bewegt, wird alsdann auf die Erfordernisse des besonderen Wärmeaustauschverfahrens eingestellt.
Hinter dem Ende der Haube 18 wird das am Rost 12 befindliche Material an eine Abfallrinne abgegeben, welche das Gut in den (nicht dargestellten) Ofenraum schafft, von welchem die heissen Abgase abströmen. Die Abgase werden in der Richtung des Pfeiles B durch das Bett 23 infolge des Druckunterschiedes hindurchströmen, der in der Querrichtung des Bettes besteht. Dieser Druckunterschied wird durch einen (nicht dargestellten) Ventilator hervorgebracht, der unmittelbar an einen Sammler 25 angeschlossen ist, der unterhalb des Rostes 12 vorgesehen ist. Der Sammler 25 ist in eine Anzahl von getrennten Abteilungen 26 unterteilt, von denen jede über eine gesonderte Abzugsleitung 27 mit dem Abzugsventilator verbunden ist.
Jede Abzugsleitung 27 ist mit einem Steuerventil 28 ausgestattet, so dass der Druck in jeder einzelnen Abteilung 26 zwischen eingestellten Grenzen gehalten werden kann, u. zw. gänzlich unabhängig von dem Druck, der in andern Abteilungen herrschen mag. Mit Hilfe dieser einzelnen Steuerventile 28 kann die Menge des durch das Bett 23 hindurchgedrückten Gases über die ganze Länge des Bettes geregelt werden. Auf diese Weise kann die wirksame oder arbeitende Länge des Rostes 12 durch Schliessen einiger der Steuerventile 28 gekürzt und dadurch einige der Abteilungen 26 vom Abzugsventilator abgeschaltet werden.
Vom letzteren werden die Abgase zu einem (nicht dargestellten) Kamin geleitet. Arbeitet der Wär- meaustauscher nicht, können die Abgase von der Haube 18 durch eine entsprechende Nebenleitung unmit- telbar in den Abzugskamin geführt werden.
Die Variablen beim Betrieb des Wärmeaustausches sind:,
Die Rostgeschwindigkeit, die Bettdicke und die Gasverteilung über die Bettlänge ; sämtliche Variablen sind einstellbar, um die optimalen Betriebsbedingungen für jeden Einzelfall zu erreichen.
Die obere Temperaturgrenze für den Betrieb des Wärmeaustausches ist dadurch bestimmt, dass die
Temperatur am Boden des Bettes 23 die Beanspruchungstemperatur der Elemente 13 aus Eisen-ChromNickel-Legierungen nicht übersteigt. Da das erhitzte Gas das Bett passiert, bevor es auf den gelochten Rostträger 15 auftrifft, ist klar, dass die Vorrichtung auch dann noch mit Sicherheit betrieben werden kann, wenn die obere Schichte des Bettes 23 eine Temperatur aufweist, die erheblich höher als die Belastungstemperatur der Rostelemente 13 liegt.
Mit zwei Speisetrichtern 19,20 können zwei verschiedene Materiallagen auf dem Rost 12 in der beschriebenen Weise der Haube zugeführt werden. Der Speisetrichter 20 lagert ein Material auf dem Rost zu einer gleichmässigen Schichte 23a und der Trichter 19 lagert eine gleichmässige Schichte 23b eines zweiten Materials auf die Schichte 23a ab. Es ist klar, dass die obere Schichte 23b unter entsprechenden Arbeitsbedingungen auf eine wesentlich höhere Temperatur als die untere Schichte 23a gebracht werden kann. Diese Eigenheit des Wärmeaustausches lässt es zu, eine doppelte Schicht von Gut durch die Haube 18 hindurchzuschicken, wobei die untere Schichte 23a aus Eisenerz und die obere Schichte 23b aus entsprechend grossen Stücken rohen Kalksteines besteht.
Ferner ermöglicht diese Eigenschaft das Vorwärmen des Erzes und die Kalzinierung des Kalksteines in einem einzigen Arbeitsgang. Bei einem praktischen Beispiel benötigt ein Sauerstoffverfahren zur Stahlherstellung 15 t hochwertiges Eisenerz je Stunde und 0, 85 t Kalk, um das Erz zu verflüssigen. Die gesamte zur Verfügung stehende Wärme je Stunde in den Abgasen beträgt annähernd 7700 X 106 Kalorien. Bei einem zuigen Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers wurden das Erz und der Kalkstein auf eine durchschnittliche Temperatur von 8500C vorgewärmt und er ergibt sohin eine Brennstoff- und Sauerstoffersparnis gleich 3 800 X 106 Kalorien/h.
Die Temperatur der Abgase in der Haube 18 betrug 16000C und die Temperatur der Abgase beim Abzug 25, 850 C. Die Abgase können, wie üblich, weiters zur Dampferzeugung verwendet werden.
Bei Verwendung zur Herstellung von Sauerstoffstahl wirkt das Bett aus erhitztem Material als Filter und entzieht den Abgasen einen Anteil an Rauch. Dadurch wird späterhin die Belastung der Gasreinigungseinrichtung verkleinert.
Sobald die Betriebsbedingungen es zulassen, ist es vorteilhaft, die Abfallrinne 24 innerhalb der Abgasableitung 10 unterzubringen.
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Obgleich als Rostmaterial eine Eisen-Chrom-Nickel-Legierung erwähnt wurde, ist klar, dass dort, wo die Temperaturerfordernisse weniger schwer sind, auch billigere Materialien zur Anwendung kommen können, und dass für Anlagen mit höheren Arbeitstemperaturen andere Materialien (feuerfeste oder keramische Materialien) zu verwenden sind.
Obgleich die beschriebene Vorrichtung zwei Speisetrichter aufweist, welche auf den Rost Material abgeben, können selbstverständlich auch mehr oder weniger Trichter zur Anwendung kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vorerhitzung von einem mit hoher Temperatur arbeitenden metallurgischen Ofen aufzugebendem, stückigem bis körnigem Einsatzgut mittels der dem Ofen entströmenden heissen Abgase, dadurch gekennzeichnet, dass das vorzuwärmende Einsatzgut in mindestens zwei gesondert auf einem Rost aufgebrachten Schichten, von denen die obere, zuerst von den heissen Ofenabgasen beaufschlagte Schicht aus Einsatzgut von höherer Schmelz- (Sinter-) temperatur besteht, durch den Ofenabgasstrom hindurchbewegt wird.