AT387037B

AT387037B - Schachtofen zur thermischen behandlung von einsatzstoffen mit gasfoermigen medien

Info

Publication number: AT387037B
Application number: AT151187A
Authority: AT
Original assignee: Voest Alpine Ag; Korf Engineering Gmbh
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-11-25
Also published as: ATA151187A; SU1732816A3

Description


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   Die Erfindung betrifft einen Schachtofen zur thermischen Behandlung von Einsatzstoffen mit gasförmigen Medien, insbesondere zur Reduktion oder zur Vorwärmung von   metallhältigem   stückigem Material, wie Eisenerz, mit einem im wesentlichen zylindrischen Mantel und mit einem zentralen hohlen Einbaukörper, der eine Gaszuleitung aufweist. 



   Ein Schachtofen dieser Art ist aus der DE-OS 2628447 zur Direktreduktion von Eisenerzen bekannt. Der zentrale Einbaukörper dient zur Heissgaseinspeisung. Der Innenmantel des Schachtofens ist im Bereich der Höhe des Einbaukörpers von oben nach unten sich erweiternd ausgebildet, um die Bildung von Sinterbrücken und einen Druckanstieg in der Materialsäule innerhalb des
Schachtofens zu verhindern. 



   Bei der Direktreduktion von Eisenerzen besteht der Wunsch, die Erze in den Direktreduktions- schachtofen bereits vorgewärmt einzubringen. Insbesondere bei der Herstellung von flüssigem
Roheisen aus siderithältigen oder hydratischen Einsatzstoffen ist es zweckmässig, vor dem Einsatz des Eisenerzes in den Direktreduktionsschachtofen eine Entsäuerung durchzuführen, da zur Austreibung des C02 eine grosse fühlbare Wärmemenge erforderlich ist. Setzt man siderithältiges
Erz unmittelbar in den Direktreduktionsschachtofen ein, ergibt sich ein Reduktionsgasverbrauch von etwa der doppelten Menge, die bei der Verhüttung anderer Erze erforderlich ist. 



   Der Bedarf der Vorwärmung von Erz besteht insbesondere auch bei Nichteisenmetall-Erzen mit hohem Wassergehalt bzw. hohem Carbonatgehalt. 



   Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Schachtofen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, eine zwei- oder mehrstufige Behandlung der Einsatzstoffe mit gasförmigen Medien bei günstigem Materialfluss mit geringem baulichen Aufwand durchzuführen. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Innenraum des Schachtofens durch mindestens einen einen Engpass im Innenraum bildenden Einbaukörper in mindestens zwei übereinanderliegende Behandlungszonen geteilt ist, wobei in einem unteren Teil des Einbaukörpers eine Ableitung für Topgas der unteren Behandlungszone und in einem oberen Teil des Einbaukörpers eine Zuleitung für ein Behandlungsgas, insbesondere für regeneriertes Topgas, sowie Perforierungen zur Verteilung des Behandlungsgases in der oberen Behandlungszone vorgesehen sind und zwischen dem oberen und unteren Teil des Einbaukörpers eine gasundurchlässige Trennwand angeordnet ist. 



   Der erfindungsgemässe Schachtofen ist mit besonderem Vorteil für die Gewinnung von flüssigem Roheisen aus sideritischen oder hydratischen Eisenerzen zu verwenden, wobei das aus dem unteren Teil des Schachtofens abgezogene Topgas einer ausserhalb des Schachtofens liegenden Brennkammer zugeführt und das aus der Brennkammer austretende Heissgas über den Einbaukörper der oberen Behandlungszone zugeführt wird, wodurch sich erhebliche Brennstoffeinsparungen für das Vorwärmen des Eisenerzes ergeben. 



   Die vom Einbaukörper verursachte Verengung des Innenquerschnittes des Schachtofens bewirkt, dass das durch die erste untere Behandlungszone aufsteigende Topgas durch die in der Verengung verdichteten Einsatzstoffe nicht hindurchtritt, sondern den Weg des geringeren Widerstandes über die Ableitung aus dem Schachtofen nach aussen wählt. 



   Die Einleitung des Behandlungsgases bzw. regenerierten Topgases in die obere Behandlungszone gestaltet sich problemlos, da oberhalb des Einbaukörpers die Druckverluste geringer sind als in der Verengung. Erfindungsgemäss wird somit zur Gasableitung des Topgases aus der unteren Behandlungszone die um den Einbaukörper vom verdichteten Einsatzstoff gebildete Barriere ausgenutzt. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der zentrale Einbaukörper in seinem oberen Teil kegelförmig und im unteren Teil zylindrisch ausgebildet, wobei zwischen dem Einbaukörper und dem Mantel des Schachtofens ein Ringspalt zur Förderung des zu behandelnden Materials vorgesehen ist. Hiedurch werden günstige Fliessverhältnisse für die Einsatzstoffe geschaffen und Hängeerscheinungen vermieden. 



   Zur leichteren Ableitung des Topgases aus der unteren Behandlungszone ist zweckmässig in der unteren Behandlungszone des Schachtofens im Bereich einer nach unten offenen Mündung des Einbaukörpers ein kegelförmiger Leitkörper für das abzuleitende Topgas vorgesehen. 

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   Gemäss einer abgeänderten vorteilhaften Ausführungsform ist der Einbaukörper im unteren
Teil doppelwandig ausgebildet und weist zwischen seinen Wänden einen Ringspalt zur Zuführung des stückigen Materials auf, wobei im unteren Teil des Schachtofens in Höhe des Ringspaltes eine Ableitung für Topgas vorgesehen ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in einer besonders günstigen Schüttung des Einsatzmaterials in der unteren Behandlungszone. 



   Hiebei ist zweckmässig die Mündung des Ringspaltes mit abwechselnd nach aussen und innen gerichteten Leitblechen versehen. 



   Bei einem Schachtofen mit einem im Austragsbereich konvergierend ausgebildeten Bodenteil sind vorteilhaft an der Spitze des konvergierenden Bodenteiles Austragsschnecken und zwischen dem konvergierenden Bodenteil und dem zylindrischen Mantel eine Gaseintrittsöffnung für Reduktions- gas vorgesehen, wodurch es möglich ist, die reduzierten Einsatzstoffe in besonders einfacher
Weise in einen unterhalb des Schachtofens vorgesehenen Schacht, wie einen Einschmelzvergaser weiterzuleiten. Der Schneckenaustrag lässt sich bei dieser Ausführungsform am unteren Ende des Schachtofens besonders platzsparend unterbringen. Die vom Schneckenaustrag ausgehenden und in den Einschmelzvergaser mündenden Rohre können dann etwa vertikal verlaufen und brau- chen keinen Knick aufzuweisen. 



   Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen näher erläutert, wobei die Fig. l und 2 jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schachtofens im Vertikalschnitt veranschaulichen. 



   Der Schachtofen --1-- weist einen im wesentlichen zylindrischen Mantel --2-- auf, der an seinem unteren Ende in einen konvergierenden Kegel-Bodenteil --3-- übergeht. Am oberen Ende --4-- des Schachtofens, welches halbkugelförmig ausgebildet ist, ist eine Materialeintrags-   öffnung --5-- vorgesehen,   die über nicht näher dargestellte Schleusen nach aussen hin gedichtet ist. Weiters befindet sich am oberen   Ende --4-- eine Abzugsöffnung --6-- für   aus dem Schachtofen austretendes Export- bzw. Abgas. 



   An der Spitze des Kegel-Bodenteiles --3-- des Schachtofens --1-- sind radial zur Mittel-   längsachse --7-- des Schachtofens --1-- gerichtete,   von Motoren --M-- angetriebene Förder-   schnecken --8-- für   den Materialaustrag vorgesehen, deren   Austragsöffnungen --9-- infolge   der kegeligen Ausbildung des unteren Endes des Schachtofens --1-- nur in geringem radialem Abstand --10-- von der Mittelachse liegen, so dass das Material über etwa vertikal angeordnete Fallrohre --11-- in einen unterhalb des Schachtofens-l-angeordneten Einschmelzvergaser --12-- gelangen kann. 



   Am Übergang vom Kegelteil --3-- in den zylinderförmigen Mantel --2-- des Schachtofens --1-- ist eine   Gaseintrittsöffnung --13-- für   Reduktionsgas vorgesehen, die von einer ringförmigen   Schürze --14-- gegenüber   den im Schachtofen eingebrachten Einsatzstoffen abgedeckt ist. Zwischen der ringförmigen   Schürze --14-- und   einer ringförmigen Erweiterung --15-- des Mantels --2-- an der   Gaseintrittsöffnung --13-- ist   ein ringförmiger Hohlraum --16-- vorgesehen, so dass das eingeleitete Reduktionsgas über den Umfang des Schachtofens-l-verteilt den Einsatzstoffen zugeleitet werden kann. 



   Etwa in halber Höhe des Schachtofens-l-ist in dessen Innerem zentral ein hohler   Einbaukörper --17-- angeordnet,   der von einem oberen Kegelteil --18-- und einem unteren Zylinderteil --19-- gebildet ist. Zwischen diesen beiden Teilen--18, 19- ist im Inneren des   Einbaukörpers --17-- eine   gasundurchlässige Trennwand --20-- eingebaut. 



   In den unteren   Zylinderteil --9-- des Einbaukörpers --17-- mündet   eine radial gerichtete, durch den Mantel --2-- des Schachtofens --1-- nach aussen ragende Gasableitung --21-- und in den oberen Kegelteil --18-- eine ebenfalls den   Mantel --2-- des Schachtofens --1-- durchsetzen-   de Gaszuleitung --22--. Zur Sicherung eines gleichmässigen Gasaustrittes aus dem kegelförmigen Teil ist dieser mit einer Mehrzahl von Perforierungen --23-- versehen. 



   Innerhalb des   Zylinderteiles --19-- des Einbaukörpers --17-- ist   zentral ein kegelförmiger   Leitkörper --24--,   der für einen gleichmässigen Abzug des Topgases aus dem unteren Teil des   Schachtofens --1-- sorgt,   eingebaut, der über radiale sternförmig angeordnete Rippen --25-mit dem   Zylinderteil --19-- des Einbaukörpers --17-- verbunden   ist. 



   Das aus der unteren Behandlungszone --26-- des Schachtofens --1-- abgezogene Topgas 

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 wird zu einer Brennkammer --27-- geleitet und in dieser gemeinsam mit einem sauerstoffhältigen Gas verbrannt. Das in der Brennkammer --27-- entstehende Heissgas gelangt über die von der   Brennkammer --27-- zum Einbaukörper --17-- führenden Gaszuleitung --22-- in   die obere Behandlungszone --28-- des Schachtofens --1--. In der Brennkammer --27-- ist ein   Gasbrenner --29--   vorgesehen, der als   Zünd- und   Stützbrenner dient. 



   Die Funktion des Schachtofens ist folgende :
Das von oben in die obere Behandlungszone --28-- des Schachtofens --1--, die sich vom   Einbaukörper --17-- bis   zum oberen Ende --4-- des Schachtofens erstreckt, eingebrachte sideritische Erz wird durch das aus der Brennkammer --27-- stammende Heissgas vorgewärmt und calciniert. Das das Erz durchsetzende Gas wird als Exportgas aus dem Schachtofen --1-- über die   Abzugsöffnung --6-- abgezogen.   Durch Vorbeiwandern des Eisenerzes beim   Einbaukörper --17--   wird das Eisenerz nach aussen gegen den   Mantel --2-- des Schachtofens --1-- gedrängt   und verdichtet, wodurch eine natürliche Barriere gegen das Durchströmen des in der unteren Behand- 
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   In der unterhalb des   Einbaukörpers --17-- befindlichen   unteren Behandlungszone --26-wird das vorgewärmte calcinierte Erz mit Hilfe des aus dem Einschmelzvergaser --12-- stammenden Reduktionsgases, welches durch die   Gaseintrittsöffnung --13-- eingeleitet   wird, reduziert und mit Hilfe der   Förderschnecken --8-- aus   dem Schachtofen-l-ausgetragen und in den unterhalb des Schachtofens --1-- befindlichen Einschmelzvergaser --12-- eingebracht. 



   Gemäss der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der   Einbaukörper --17'-- im   unteren 
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 wechselnd nach aussen und innen gerichtete Leitbleche --34-- vorgesehen, die für eine gleichmä- ssige Verteilung der vorgewärmten Erze im unteren Teil des Schachtofens-l-sorgen. 



   Der erfindungsgemässe Schachtofen ermöglicht eine zwei- oder mehrstufige Behandlung der Einsatzstoffe, wobei in jeder Behandlungszone von der andern Behandlungszone bzw. den andern Behandlungszonen unterschiedliche Behandlungsgase eingesetzt werden können, ein vertikaler Materialfluss der Einsatzstoffe jedoch erhalten bleibt, so dass keine aufwendigen Fördereinrichtungen zum Fördern der Einsatzstoffe von einer Behandlungszone in die andere erforderlich sind. 



  Eine mehrstufige Behandlung ist beispielsweise bei carbonatischen Erzen mit hohem Wassergehalt zweckmässig ; es kann dann eine eigene Vorentwässerung vor dem Calcinieren durchgeführt werden. 

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Schachtofen zur thermischen Behandlung von Einsatzstoffen mit gasförmigen Medien, insbesondere zur Reduktion oder zur Vorwärmung von metallhältigem stückigem Material, wie Eisenerz, mit einem im wesentlichen zylindrischen Mantel und mit einem zentralen hohlen Einbaukörper, der eine Gaszuleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Schachtofens (1) durch mindestens einen einen Engpass (30) im Innenraum bildenden Einbaukörper (17) in mindestens zwei übereinanderliegende Behandlungszonen (26, 28) geteilt ist, wobei in einem unteren Teil (19) des Einbaukörpers (17) eine Ableitung (21) für Topgas der unteren Behandlungszone (26) und in einem oberen Teil (18) des Einbaukörpers (17) eine Zuleitung (22) für ein Behandlungsgas, insbesondere für regeneriertes Topgas, sowie Perforierungen (23)

zur Verteilung des Behandlungsgases in der oberen Behandlungszone (28) vorgesehen sind und zwischen dem oberen und unteren Teil (18, 19) des Einbaukörpers (17) eine gasundurchlässige Trennwand (20) angeordnet ist. <Desc/Clms Page number 4>

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Einbaukörper (17) in seinem oberen Teil (18) kegelförmig und im unteren Teil (19) zylindrisch ausgebildet ist, wobei zwischen dem Einbaukörper (17) und dem Mantel (2) des Schachtofens (1) ein Ringspalt (30) zur Förderung des zu behandelnden Materials vorgesehen ist.

3. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der unteren Behandlungszone (26) des Schachtofens (1) im Bereich einer nach unten offenen Mündung des Einbaukörpers (17) ein kegelförmiger Leitkörper (24) für das abzuleitende Topgas vorgesehen ist.

4. Abgeänderte Ausführungsform des Schachtofens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaukörper (17') im unteren Teil (19') doppelwandig ausgebildet ist und zwischen seinen Wänden (31, 32) einen Ringspalt (30') zur Zuführung des stückigen Materials aufweist, wobei im unteren Teil des Schachtofens (1) in Höhe des Ringspaltes (30') eine Ableitung (21') für Topgas vorgesehen ist (Fig. 2).

5. Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Ringspaltes (30') mit abwechselnd nach aussen und innen gerichteten Leitblechen (34) versehen ist.

6. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 4 zur Reduktion von metallhältigen Erzen, mit einem im Austragsbereich konvergierend ausgebildeten Bodenteil, dadurch gekennzeichnet, dass an der Spitze des konvergierenden Bodenteiles (3) Austragsschnecken (8) und zwischen dem konvergierenden Bodenteil (3) und dem zylindrischen Mantel (2) eine Gaseintrittsöffnung (13) für Reduktionsgas vorgesehen sind.