AT405765B - Vorrichtung zum austragen von stückigem gut - Google Patents

Description

AT 405 765 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen von stückigem Gut, insbesondere Eisenoxid und/oder Eisenschwamm enthaltendem stückigem Gut aus einem Schachtofen, insbesondere einem Direktreduktionsschachtofen, wobei die Austragsvorrichtung aus über dem Boden des Schachtofens in den Schachtofen hineinragenden Förderschnecken besteht.

Austragsvorrichtungen der oben beschriebenen Art sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden in der Regel dazu verwendet, um stückiges Gut aus einem Schachtofen, beispielsweise einem Direktreduktionsschachtofen, auszutragen. Unter stückigem Gut ist hierbei ganz oder teilweise reduzierter Eisenschwamm zu verstehen, der je nach Metallisierungsgrad noch einen geringen Anteil Eisenoxid enthalten kann.

Ein Schachtofen, in dem eine solche Austragsvorrichtung verwendet wird, ist üblicherweise als im wesentlichen zylindrischer Hohlkörper ausgebildet und enthält eine Schüttung aus Eisenoxid und/oder Eisenschwamm enthaltendem stückigem Gut, wobei Eisenoxid enthaltendes Gut gegebenenfalls zusammen mit Zuschlagsstoffen, wie Kalk oder Dolomit, in den oberen Teil des Schachtofens aufgegeben wird. Durch mehrere über den Umfang des Schachtofens angeordnete Einlaßöffnungen im Bereich des unteren Drittels des Schachtofens wird ein beispielsweise aus einem Einschmelzvergaser stammendes Reduktionsgas in den Schachtofen und damit in die Feststoffschüttung eingeblasen. Das heiße, gegebenenfalls staubbeladene Reduktionsgas durchströmt die Feststoffschüttung nach oben und reduziert dabei das Eisenoxid der Schüttung ganz oder teilweise zu Eisenschwamm.

Der ganz oder teilweise fertigreduzierte Eisenschwamm wird durch die über dem Boden des Schachtofens angeordnete Austragsvorrichtung aus dem Schachtofen heraus gefördert. Diese Austragsvorrichtung ist in der Regel als sternförmige Anordnung radial (bezogen auf den Schachtofen) fördernder Förderschnecken ausgebildet, wobei die Achsen der Förderschnecken in einer horizontalen Querschnittsebene des Schachtofens liegen.

Die im Bereich des Schachtbodens liegende Zone, in welcher sich die Austragsvorrichtung befindet, soll ein Maximum an aktiver Austragsfläche aufweisen, um einerseits ein möglichst gleichmäßiges Absenken des Schüttgutes zu erreichen, des weiteren soll auch eine kontinuierliche Bewegung und Durchmischung des Gutes in der Reaktionszone gewährleistet sein.

Die sternförmige Anordnung der Förderschnecken bringt aber Nachteile mit sich, welche dadurch bedingt sind, daß sich, da Teilbereiche des Schüttgutes in der Ebene der Förderschnecken von diesen nicht erfaßt werden können, über diesen nicht aktiven Flächen unbewegte Zonen mit sehr steilen inneren Schüttungswinkeln ausbilden. Diese als "Toter Mann" bezeichneten unbewegten Zonen haben den Nachteil, daß ein Volumenanteil des Reaktionsraumes teilweise inaktiv wird, wobei unter aktivem Volumen jener Bereich eines Schachtofens zu verstehen ist, in dem die angestrebten Gas-Feststoffreaktionen ablaufen. Ein Teil des Reaktionsvolumens des Schachtofens geht also dadurch verloren, daß sich darin eine nahezu unbewegte Schüttung ausbildet.

Dadurch können sich in diesen Gebieten, bedingt durch die hohen Verweilzeiten der Erze bzw. der reduzierten Erze, Verbackungen und Agglomerate bilden, welche sich nachteilig auf den Stofffluß auswirken und dadurch den Stoffumsatz und die Produktivität noch weiter verringern.

Bei der dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung von Förderschnecken sind es im wesentlichen zwei Zonen, über welchen sich "Tote Männer" ausbilden.

Es ist dies einerseits der Zentralbereich, der von den sternförmig angeordneten Förderschnecken nur unzureichend erfaßt wird und nahezu unbewegt bleibt. Die zweite Zone wird von den keilförmigen, zwischen je zwei benachbarten Förderschnecken liegenden Bereichen gebildet, wobei die sich über diesen toten Zonen aufbauenden Schüttungspyramiden einerseits den Feststofffluß hemmen und sich außerdem soweit nach oben aufbauen, daß die Gaseinströmschlitze für das Reduktionsgas durch das sich aufbauende Schüttungsmaterial abgedeckt werden, wodurch sich durch die sich im Schüttungsmaterial ablagernde Staubfracht des Reduktionsgases lokal eine relativ gasundurchlässige Schüttung bildet. Dies hat zur Folge, daß die notwendige homogene Gasverteilung im Schachtofen unterbleibt.

Ein weiterer Nachteil der dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung der Förderschnecken besteht darin, daß aus der waagrechten Ausrichtung der Achsen der Förderschnecken die maximal mögliche Belastung der Lagerung der Achsen resultiert. Ein typischer Schachtofen hat im Bereich der Austragsvorrichtung einen Radius von beispielsweise drei bis vier Metern. Auf den im wesentlichen ebenso langen, üblicherweise fliegend, d.h. im Umfang des Schachtofens gelagerten Förderschnecken lastet neben ihrem Eigengewicht ein großer Teil der im Schachtofen befindlichen Schüttung mit einer Höhe von mehr als 20 Metern. Die Belastung der Lagerung der Achsen ist aufgrund der ungünstigen Hebelwirkung enorm und die Lagerungen sind dementsprechend störanfällig. Oftmalige und teure Reparaturen sind die Folge.

In der EP-B-0 116 679 werden Förderschnecken für das Bewegen und Austragen fester Partikel in bzw. aus einem Schachtofen beschrieben. Es handelt sich dabei um sternförmig angeordnete, fliegend gelagerte 2

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Schnecken, die jeweils gleich lang sind. Die toten Winkel zwischen benachbarten Schnecken werden zwar durch keilförmige Einbauten minimiert, der Aufbau von "Toten Männern" kann dadurch aber nicht verhindert werden. Das sich aus der Lagerung der Förderschnecke ergebende Problem bezüglich deren Störanfälligkeit wird nicht behandelt.

Die EP-B-0 085 290 offenbart Anordnungen von kurzen konischen Schnecken, die sowohl in einem in der Mitte befindlichen kegelförmigen Einbau, als auch im Umfang des Schachtofens gelagert sind. Durch den in der Mitte befindlichen kegelförmigen Einbau soll die Ausbildung des zentralen "Toten Mannes" verhindert werden. Zwischen jeweils benachbarten Förderschnecken befinden sich keilförmige, sich nach oben verjüngende Einbauten, so daß jede Förderschnecke in einer Art Rinne liegt.

Es ist allerdings bekannt, daß jede Art von unbeweglichen Einbauten in einem Reduktionsschachtofen, die sich aus der Sicht des Schüttungsmaterials als eine Verringerung des freien Ofenquerschnitts darstellen, die Brückenbildung, d.h. ein teilweises Zusammensintern und Verbacken benachbarter Partikel innerhalb des Schüttungsmaterials, fördert.

Andererseits können sich unmittelbar über den Förderschnecken, also in Bereichen, in denen die Absenkgeschwindigkeit des Schüttungsmaterials aufgrund des von den Förderschnecken bewerkstelligten Austrags besonders hoch ist, Kanäle ausbilden. Da das Reduktionsgas bevorzugt in diesen Kanälen strömt, ist die nötige homogene Gasverteilung im Schachtofen nicht mehr gegeben.

Es ist infolgedessen mit keiner der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen von Förderschnecken und/oder Einbauten möglich, die Ausbildung von als 'Toter Mann" bezeichneten Schüttungspyramiden in der Mitte des Schachtofens, sowie zwischen jeweils zwei benachbarten Förderschnecken am inneren Rand des Schachtofens zu verhindern oder auch nur soweit zu verringern, daß ein weitgehend gleichmäßiges Absenken des Schüttgutes erreicht wird.

Die übermäßige Beanspruchung der Lagerung der Förderschnecken läßt sich gemäß dem Stand der Technik nur dann verringern, wenn die Förderschnecken sowohl im Umfang als auch in der Mitte des Schachtofens gelagert sind. Dadurch aber kann der Zentralbereich des Schachtofens nicht mehr von den Förderschnecken erfäßt werden.

Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es demnach, eine Vorrichtung zum Austragen von stückigem Gut aus einem Schachtofen bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll die Ausbildung von "Toten Männern" sowohl in der Mitte des Schachtofen als auch zwischen zwei jeweils benachbarten Förderschnecken am inneren Rand des Schachtofens vermieden bzw. soweit verringert werden, daß einerseits die Gaseinströmschlitze für das Reduktionsgas nicht mehr abgedeckt werden, außerdem soll ein weitgehend gleichmäßiges Absenken des Reaktionsgutes erreicht werden. Gleichzeitig soll die Beanspruchung der Lagerungen der Achsen der Förderschnecken soweit wie möglich verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Anzahl von Förderschnecken entlang von Achsen ausgerichtet sind, deren Projektion auf die horizontale Querschnittsfläche des Schachtofens oder die gedachten Verlängerungen der Projektion dieser Achsen Sekanten der horizontalen Querschnittsfläche des Schachtofens bilden, wobei diese Achsen in einem Abstand vom Mittelpunkt des Ofenquerschnitts verlaufen.

Durch die erfindungsgemäß angeordneten Förderschnecken wird der Aufbau von Schüttungspyramiden am inneren Rand des Schachtofens wirksam verhindert. Dadurch wird ein gleichmäßiges Absenken des Reaktionsgutes erreicht und es treten keine unterschiedlich langen Verweilzeiten der Erze bzw. der reduzierten Erze im Schachtofen mehr auf. Darüber hinaus wird durch diese Anordnung die Belastung der Lagerung der Achsen gesenkt und die Häufigkeit von Reparaturen wesentlich verringert.

Die Förderschnecken sind erfindungsgemäß so angeordnet, daß die Achsen nicht auf das Zentrum des Schachtofens ausgerichtet sind, sondern gewissermaßen an der Mitte des Schachtofens vorbeizeigen, wobei, sofern nicht anders bezeichnet, unter Achse hier sowohl die geometrische Mittellinie einer Förderschnecke, als auch die gedachte Verlängerung dieser Linie bis zum Schnittpunkt mit der inneren Mantelfläche des Schachtofens zu verstehen ist. Die Achse der Förderschnecke steht also windschief zur senkrecht durch den Schachtofen verlaufenden Mittellinie des Schachtofens.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die windschief angeordneten Förderschnecken auf das im Schachtofen befindliche Schüttungsmaterial ein Drehmoment ausüben. Das Schüttungsmaterial bewegt sich also aufgrund des von den Förderschnecken bewerkstelligten Austrags nicht nur unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten, des weiteren findet auch noch eine im wesentlichen spiralförmige Bewegung des Schüttungsmaterials im Bereich der windschief angeordneten Förderschnecken innerhalb des Schachtofens statt.

Durch diese zusätzliche spiralförmige Bewegung wird eine innige Durchmischung des Schüttungsmaterials bewirkt und das Entstehen von Verbackungen und Kanälen wird wirksam verhindert. 3

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Der Normalabstand der Achse zur Mittellinie des Schachtofens kann dabei für alle Förderschnecken einer Ebene von Förderschnecken gleich oder unterschiedlich groß sein. Durch diese windschiefe Anordnung der Förderschnecken wird der keilförmige Bereich zwischen zwei benachbarten Förderschnecken, über dem sich Schüttungspyramiden aufbauen können, verkleinert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Achsen der Förderschnecken bezüglich der Horizontalen nach oben oder nach unten geneigt angeordnet.

In bevorzugter Weise schließen die Achsen der Förderschnecken mit der Horizontalen einen Winkel von bis zu 70 · ein, besonders bevorzugt ist ein Neigungswinkel von 30* bis 50‘.

Dies hat einerseits den Vorteil, daß die Förderschnecken nicht mehr so stark auf Biegung, sondern, je nach der Richtung der Neigung, statt dessen auf Zug bzw. Druck belastet werden. Außerdem wird dadurch ein zusätzlicher Anteil der Schüttungspyramiden abgetragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Förderschnecken der erfindungsgemäßen Vorrichtung in zwei übereinander liegenden Höhenabschnitten angeordnet, wobei einer der Abschnitte, beispielsweise der untere, eine an sich bekannte sternförmige, horizontale Anordnung der Förderschnecken aufweist. Im zweiten Höhenabschnitt sind die Förderschnecken erfindungsgemäß geneigt, also beispielsweise nach unten und zur Seite.

Nach einer weiteren Ausführungsform weisen beide Höhenabschnitte eine gleich große Anzahl von Förderschnecken auf, wobei die Durchtrittsöffnungen für die Förderschnecken in den Schachtofen beider Höhenabschnitte gleichmäßig über den Umfang des Schachtofens verteilt angeordnet sind und wobei die Durchtrittsöffnungen der Förderschnecken in den Schachtofen des oberen Höhenabschnitts gegen die Durchtrittsöffnungen des unteren Höhenabschnitts um bis zu dem halben Zentriwinkel zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

Diese Anordnung vereint die Vorteile sowohl der sternförmigen als auch der windschiefen Anordnung von Förderschnecken. Eine sternförmige Anordnung von Förderschnecken eignet sich zum Austrag von Gut aus der Mitte des Schachtofens, weist aber die bekannten Probleme hinsichtlich der Schüttungspyramiden am inneren Rand des Schachtofens auf. Eine darüber oder darunter liegende Ebene von windschief angeordneten Förderschnecken ist dagegen geeignet, diese Schüttungspyramiden am inneren Rand des Schachtofen abzubauen bzw. deren Entstehung zu verhindern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei oder mehr jeweils beidseitig im Umfang des Schachtofens gelagerte Förderschnecken parallel und in einer horizontalen Ebene angeordnet. Mit einer Anordnung von parallelen Förderschnecken kann allerdings nicht der gesamte Ofenquerschnitt erfaßt werden. Bevorzugterweise ist daher zu beiden Seiten der parallelen Förderschnecken je eine Gruppe von jeweils zumindest zwei Förderschnecken vorgesehen, wobei die Achsen der Förderschnecken jeder Gruppe so ausgerichtet sind, daß sie einen Schnittpunkt in einem Abstand vom Mittelpunkt des Ofenquerschnitts aufweisen und wobei sich der Schnittpunkt der Achsen jeweils einer Gruppe von Förderschnecken in derselben Hälfte des Ofenquerschnitts befindet, wie die Förderschnecken der Gruppe selbst.

Mit einer solchermaßen ausgebildeten Anordnung von Förderschnecken ist es möglich, im wesentlichen den gesamten Ofenquerschnitt zu erfassen und dadurch einen gleichmäßigen Austrag des Schüttungsmaterials zu bewerkstelligen.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die in den Zeichnungen Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1: schematischer Schachtofen, Förderschnecken in zwei Höhenabschnitten, wobei die Förderschnecken des oberen Höhenabschnitts erfindungsgemäß geneigt sind.

Fig. 2: horizontaler Schnitt durch Schachtofen, Draufsicht auf Förderschnecken

Fig. 3: alternative Ausführungsform: Kombination durchgehender, paralleler Schnecken mit je einer Gruppe von drei Förderschnecken beiderseits der parallelen Schnecken, Draufsicht.

Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht einen senkrechten Schnitt durch einen Schachtofen 1, in dessen Inneren sich eine Schüttung 2 aus stückigem Gut befindet, welches durch schematisch dargestellte Förderschnecken 3,4 aus dem Schachtofen ausgetragen wird. Die Förderschnecken 3,4 sind in zwei Höhenabschnitten 5,6 angeordnet, wobei die Förderschnecken 4 des unteren Höhenabschnitts 6 eine bekannte sternförmige Anordnung aufweisen, ihre Achsen also in einer Ebene liegen. Die Förderschnecken 3 des oberen Höhenabschnitts 5 sind erfindungsgemäß nach oben geneigt, und zwar schließen die Achsen der Förderschnecken 3 mit der Waagrechten einen Winkel a von etwa 40* ein.

In Fig. 2 ist in der Draufsicht ein waagrechter Schnitt durch den Schachtofen 1 dargestellt, wobei die sternförmige Anordnung der Förderschnecken 4 des unteren Höhenabschnitts 6 erkennbar ist. Die Achsen der Förderschnecken 3 des oberen Höhenabschnitts 5 sind gegenüber denen einer sternförmigen Anordnung um einen Winkel ß von ca. 20 * zur Seite geneigt. Die Durchtrittsöffnungen 8 der Förderschnecken 3 4

Claims (7)

1. AT 405 765 B in den Schachtofen 1 des oberen Höhenabschnitts 5 sind gegen die Durchtrittsöffnungen 7 der Förderschnecken 4 in den Schachtofen 1 des unteren Höhenabschnitts 6 um etwa ein Drittel des Zentriwinkels 7 zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen, welcher etwa 60 * beträgt, versetzt. Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform in der Draufsicht, bei welcher drei durchgehende, parallele Förderschnecken 9 jeweils beidseitig im Zylindermantel 10 des Schachtofens 1 gelagert sind. Beiderseits der parallel angeordneten Förderschnecken 9 ist jeweils eine Gruppe 11,12 von kürzeren Förderschnecken vorgesehen, deren Achsen jeweils einen Schnittpunkt aufweisen, der von der Mitte des Schachtofens beabstandet ist. Durch diese Anordnung von Förderschnecken 9,11,12 ist ein gleichmäßiger Austrag von Schüttgut aus dem Schachtofen 1 gewährleistet. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Austragen von stückigem Gut (2), insbesondere Eisenoxid und/oder Eisenschwamm enthaltendem stückigem Gut aus einem Schachtofen (1), insbesondere einem Direktreduktionsschachtofen, wobei der Schachtofen (1) ein im wesentlichen zylindrischer Hohlkörper ist, der einen im wesentlichen kreisförmigen horizontalen Querschnitt aufweist und wobei die Austragsvorrichtung als über dem Boden des Schachtofens in den Schachtofen hineinragende Förderschnecken (3,4) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daB eine Anzahl von Förderschnecken (3) entlang von Achsen ausgerichtet sind, deren Projektion auf die horizontale Querschnittsfläche des Schachtofens (1) oder die gedachten Verlängerungen der Projektion dieser Achsen Sekanten der horizontalen Querschnittsfläche des Schachtofens (1) bilden, wobei diese Achsen in einem Abstand vom Mittelpunkt des Ofenquerschnitts verlaufen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse einer Förderschnecke (3) bezüglich der Horizontalen nach oben oder nach unten geneigt angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel den die Achse einer Förderschnecke (3) mit der Horizontalen einschiießt, bis zu 70 * beträgt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel den die Achse einer Förderschnecke (3) mit der Horizontalen einschiießt, 30* bis 50 · beträgt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Förderschnecken (3,4) in zwei übereinander liegenden Höhenabschnitten (5,6) angeordnet sind, wobei einer der Höhenabschnitte (6) eine an sich bekannte sternförmig horizontale Anordnung von Förderschnecken (4) aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Förderschnecken (3,4) sowohl des oberen als auch des unteren Höhenabschnitts (5,6) gleich groß ist, daß die Durchtrittsöffnungen (8,7) der Förderschnecken (3,4) in den Schachtofen (1) beider Höhenabschnitte (5,6) gleichmäßig über den Umfang des Schachtofens (1) verteilt angeordnet sind und daß die Durchtrittsöffnungen (8) der Förderschnecken (3) in den Schachtofen (1) des oberen Höhenabschnitts (5) gegen die Durchtrittsöffnungen (7) des unteren Höhenabschnitts (6) um bis zu dem halben Zentriwinkel zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr jeweils beidseitig im Zylindermantel (10) des Schachtofens (1) gelagerte Förderschnecken (9) parallel und in einer horizontalen Ebene angeordnet sind und daß zu beiden Seiten der parallelen Förderschnecken (9) je eine Gruppe (11,12) von jeweils zumindest zwei Förderschnecken vorgesehen ist, wobei die Achsen der Förderschnecken jeder Gruppe (11,12) so ausgerichtet sind, daß sie einen Schnittpunkt in einem Abstand vom Mittelpunkt des Ofenquerschnitts aufweisen, wobei sich der Schnittpunkt der Achsen jeweils einer Gruppe von Förderschnecken (11,12) in der selben Hälfte des Ofenquerschnitts befindet, wie die Förderschnecken der Gruppe selbst. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5