AT406299B - Vorrichtung zum austragen bzw. durchmischen von stückigem gut - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen bzw. Durchmischen von stückigem Gut, insbesondere von teil- bzw. fertigreduziertem Eisenerz aus bzw. in einem Schachtofen, vorzugsweise einem Direktreduktionsschachtofen, der einen nach unten und/oder zu mindestens einer Seite hin offenen Hohlkörper zum Ausbringen des Reaktionsgutes aufweist, wobei in dem Hohlkörper Schnecken sternförmig angeordnet sind. 



   In der EP 166 679 B1 werden Schnecken zur Bewegung von festen Partikeln in einem Schachtofen und zum Austrag derselben beschrieben. Es handelt sich hierbei um radial angeordnete, fliegend gelagerte Schnecken, die gleich lang sind und einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. Die toten Winkel werden durch keilförmige Einbauten zwischen den Schnecken minimiert. Nachteilig bei dieser Anordnung ist die Tatsache, dass durch die Einbauten der Bereich der toten Winkel, auch Toter Mann" genannt, zwar verringert wird, das aktive Volumen jedoch auch erhalten bleibt. 



   Die EP 85 290 B1 beschreibt Anordnungen von kurzen konischen Schnecken, die sowohl in einem in der Mitte befindlichen kegelförmigen Einbau, der zugleich als Schüttkegel dient, wie auch am Umfang gelagert sind. Die Anordnung ist, wie im Patent EP 166 679 B1 zitiert, radial wie diagonal gegenüberliegend und um den gleichen Winkel versetzt. 



   In der CH 376 134 A wird ein Verfahren zur Reduktion von Eisenerz zu Eisen beschrieben, wobei das Schüttgut durch übereinander liegende diametrale Schnecken gefördert wird Die Schnecken weisen eine konstante Steigung und Schneckenhöhe auf und sitzen auf zylindrischen Wellen, die beidseitig gelagert sind. 



   In der GB 15 02 090 A werden parallel angeordnete Förderschnecken zum Austragen von Eisenerzen beschrieben, deren   Schneckenforrn   konisch verjüngt ist. Die Wellen werden durch Keilriemen miteinander verbunden und synchron angetrieben. 



   Darüber hinaus sind aus der DE 34 22 185 C2 Schnecken bekannt, die unterschiedlich lange Wellen aufweisen, bzw. ist aus der DE 30 34 539 A1 eine durchgehende Schnecke bekannt. Femer ist aus der US 3 704 011 A eine Schnecke mit einer konstanten Steigung der   Schraubenfläche   sowie aus der AT 6 810 E eine Schnecke mit unterschiedlicher Steigung bekannt
Bei der Reduktion von Erzen durch reaktive Gase ist es aus wirtschaftlichen Gründen notwendig, nur eine bestimmte überstöchiometrische Gasmenge mit dem Erz in Kontakt zu bringen. Dies bedingt jedoch sowohl eine homogene Gasverteilung, wie auch eine gleichförmige Absenkbewegung des Feststoffbettes in dem Schachtofen. 



   Bei einem Schachtofen, z. B. nach dem   COREX*-   Verfahren, erfolgt die Bewegung und der Austrag der Feststoffe am unteren Ende des Schachtes durch sternförmig angeordnete Schnecken. Um ein möglichst gleichmässiges Absenken des Schüttgutes zu erreichen, sollte die am Boden des Schachtes liegende Zone ein Maximum an aktiver Austragsfläche aufweisen, des weiteren muss auch eine kontinuierliche Bewegung bzw. Durchmischung der Reaktionszone gewährleistet werden. Über den nichtaktiven Flächen bilden sich nicht bewegte Zonen mit sehr steilen inneren Schüttwinkeln aus.

   Diese als Toter Mann" bezeichneten Zonen haben den grossen Nachteil, dass der Volumenanteil des Reaktionsraumes teilweise inaktiv wird Dadurch können sich in diesen Gebieten, bedingt durch hohe Verweilzeiten der Erze bzw. der bereits reduzierten Erze, Verbackungen und Agglomerate bilden, die sich dann nachteilig auf den Stofffluss auswirken und dadurch den Stoffumsatz und somit auch die Produktivität verringern. 



   Bei dieser, dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung von Schnecken mit fliegender Lagerung und gleicher Länge bleibt der Zentralbereich des Schachtes nahezu ohne Bewegung Da bei der Applikation von staubbeladenen Gasen durch am Umfang angeordnete Düsen der Gasfluss verstärkt in die Mitte des Schachtes läuft, kommt es zu keiner homogenen Gasverteilung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Bereiche ohne Bewegung zu vermeiden und die Bereiche verminderter Bewegung zu minimieren, wobei das aktive Volumen des bewegten Schachtgutes ein Maximum sein soll Unter aktivem Volumen ist jener Bereich eines Schachtofens zu verstehen, in welchem die angestrebten   Gas/Feststoffreaktionen   weitgehend ablaufen. 



   Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken in einer Ebene, wie an sich bekannt, unterschiedlich lange Wellen aufweisen, wobei vorzugsweise die einander gegenüberliegenden Wellen gleich lang ausgeführt sind und/oder eine Schnecke, wie an sich bekannt, als durchgehende Schnecke ausgebildet ist. 



   Durch die Anordnung von unterschiedlich langen Schnecken können auch die zentrumsnahen Gebiete der Abzugszone aktiviert werden. Durch diese Anordnung kann vor allem im oberen Teil des Schachtes, dem Bereich des Reaktionsraumes, in dem die Reduktionsvorgänge ablaufen, ein 

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 weitgehend flächendeckendes kontinuierliches Durchmischen und Absenken des Schüttgutes erreicht werden. 



   Mit dieser Erfindung ist es erstmals möglich, im Reaktionsbereich eines Direktreduktionsschachtofens zum einen eine gleichmässige Durchmischung und zum anderen einen kontinuierlichen Austrag des Feststoffes zu bewirken. Die Erfindung passt die Anordnung und Ausbildung der Schnecken optimal den fluiddynamischen Gegebenheiten der Reaktionspartner Feststoff und Gas an. 



   Durch die Verwendung von beispielweise durchgehenden Schnecken in Kombination mit kurzen Schnecken, können die Bereiche der Toten Männer' extrem verkleinert werden, vor allem deshalb, weil bei relativ nahen Abständen von aktiven Schnecken sich kaum mehr nicht bewegte Schüttungen des Feststoffes aufbauen. Durch Anordnung von beispielsweise 4 langen und 4 kurzen Schnecken, kann das aktive Gebiet bis an die peripheren Randzonen erweitert werden Durch die Anordnung von je einer benachbarten langen und einer kurzen Schnecke kann der Austrag des Produktes über je ein Fallrohr zusammengefasst werden. Durch diese Massnahme kann die Anordnung der Fallrohre auch besser an die Geometrie des damit gekoppelten Einschmelzvergasers angepasst werden.

   Bei der Kombination von kurzen und langen Schnecken kann das Verhalten sowohl der Bewegung, sowie auch des Austrages des Feststoffes durch die Ausbildung der Schnecken so angepasst werden, dass sowohl die Abzugsleistungen wie auch die Charakteristik der Durchmischung beeinflusst werden können. Vor allem jedoch lässt sich auch das Austragsverhalten der Feststoffschüttung beeinflussen. 



   Nach einem Merkmal der Erfindung sind die Schnecken in zwei oder mehreren Ebenen angeordnet Dadurch kann die Schüttung im Unterteil des Ofens besser bewegt werden
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die einander gegenüberliegenden langen Wellen an ihren freien Enden gegenseitig zentrierend und/oder ineinander einrastend ausgeführt. 



   Nach einem Merkmal der Erfindung beginnen die Schraubenflächen der Schnecken wie an sich bekannt am freien Ende der Welle. Dadurch wird gewährleistet, dass die Kernzone sowohl optimal durchmischt, wie auch das Reaktionsprodukt konstant ausgetragen wird
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Wellen der Schnecken zur Ofenachse hin, wie an sich bekannt, verjüngend ausgebildet. Mit dieser Massnahme kann der aktive Querschnitt der durch die Schnecken bewegten Gebiete der Reaktionszone maximiert werden
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Schraubenflächen der Schnecken, wie an sich bekannt, eine konstante Steigung auf. Bei dieser Ausgestaltung ist ein gleichmässiges Förderverhalten über den Querschnitt der Schnecke gegeben. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Schraubenflächen der Schnecken eine, wie an sich bekannt, verfahrensbedingt unterschiedliche Steigung auf. Durch die konstante Steigung der Schraubenflächen der Schnecken kann dem Reaktionsverhalten des Einschmelzvergasers, wie dem Fluidverhalten des Reaktionsgutes Rechnung getragen werden Durch die mathematisch modellierte Ausgestaltung der Fördercharakteristik kann dem Reaktionsgut im Schacht, wie dem Reaktionsverhalten des Reaktionsgases Rechnung getragen werden
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind für den Antrieb der Wellen gekoppelte Motoren vorgesehen. Bei dem Antrieb der Wellen mittels Motoren ist eine flexible Anpassung der Schnecken an den Prozess gegeben und die Schnecken können sich beim Ein- und Ausbau mit eigenem Antrieb bewegen. 



   Nach einem Merkmal der Erfindung weisen die kurzen und die langen Wellen die gleiche Drehzahl auf. Sollte eine Anlage mit minimalem Investitionsaufwand gefordert werden, bietet sich vorzugsweise ein ungeregelter Betrieb der Motoren an. Die Folge davon ist die annähernd gleiche Drehzahl der Wellen, der Regelaufwand entfällt jedoch. 



   Weiters kann eine Regelung der Drehzahlen der einzelnen Wellen, entsprechend der Fördercharakteristik des Prozesses, vorgesehen sein. Durch den geregelten Betrieb der Wellen kann den energetischen wie   prozessbedingten   Erfordernissen der Reaktionszone des Einschmelzvergasers Rechnung getragen werden. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Wellen axial beweglich angeordnet Bei einer Revision bzw. einem Störfall können die Wellen sowohl einfacher ein- wie ausgebaut werden. Bei Unregelmässigkeiten in der Reaktionszone kann durch Veränderung der Eintauchtiefe der Wellen das Fluidverhalten entscheidend beeinflusst werden. 



   Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei die Fig 1 acht unterschiedlich lange Schnecken in einem Schachtofen, Fig. 2 sechs unterschiedlich lange 

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 Schnecken in einem Schachtofen, Fig. 3 die Kombination von zwei verschieden langen Schnecken, Fig. 4 die Anordnung von zwei durchgehenden Wellen in einem Schachtofen, Fig 5 die Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 4, Fig. 6 die Kombination von einer durchgehenden mit sechs fliegenden Schnecken, die Fig. 7 desgleichen mit vier fliegenden Schnecken, Fig. 8 die selbstzentrierende und einrastende Ausführung einer durchgehenden Schnecke, Fig. 9 den Querschnitt dieser Verbindung, Fig. 10 eine selbstzentrierende Version einer durchgehenden Schnecke und Fig 11wieder den Schnitt durch die Verbindung zeigt. 



   In der Fig. 1 wird ein Kombinationsbeispiel aus drei verschiedenen Längen von fliegenden Schnecken 2 gezeigt, die in dem Schachtofen 1 achteckig stemförmig angeordnet sind Der Bereich des Toten Mannes", somit der unbewegte Raum im Zentrum des Schachtofens ist durch diese Kombination extrem verringert. 



   Die Fig. 2 stellt ein Kombinationsbeispiel aus zwei verschiedenen Längen von fliegenden Schnecken 2 dar, die in dem Schachtofen 1 sechseckig stemförmig angeordnet sind Bei dieser Kombination sind die randnahen Bereiche des Ofens weniger gut durchmischt, bzw wird das auszubnngende Gut nicht ganz so gleichförmig abgezogen wie bei Fig. 1
Bei Fig 3 wird als Ausführungsbeispiel eine Kombination aus zwei verschiedenen Längen von fliegenden Schnecken 2 gezeigt, die jedoch achteckig stemförmig angeordnet sind. Der randnahe Bereich des Schachtofens 1 wird in dieser Kombination besser bewegt, als dies in Fig. 2 der Fall ist
Fig. 4 demonstnert die räumliche Anordnung der Kombination von zwei durchgehenden Schnecken 3 in einem Schachtofen 1. 



   Die Fig 5 stellt den Grundriss der Anordnung aus Fig. 4 dar, wobei in der ersten Ebene der durchgehenden Schnecke 3 vier kurze gleichlange fliegende Schnecken 2 die optimale Bewegung des Gutes in dieser Ebene gewährleisten. 



   In der Fig 6 wird in einem Schachtofen 1 die Kombination einer durchgehenden Welle 3 mit sechs fliegenden Schnecken 2 veranschaulicht
Die Fig 7 stellt sechs fliegende Schnecken 3 in einer Ebene mit einer durchgehenden Welle dar
In der Fig 8 wird die Verbindung der zwei Wellenhälften einer durchgehenden Schnecke 3 dargestellt, wobei diese Verbindung in verzahnter Ausführung zum Zwecke des Zentrierens und Ineinandergreifens ausgeführt ist. Die Wellenhälfte hat den Vorteil, dass sie sich beim Einbohren in die Schüttung eines nicht entleerten Schachtofens mit der sich gegenüberliegend einbohrenden Wellenhälfte zentrisch und verzahnend trifft. 



   Die Fig. 9 zeigt den Schnitt durch diese verzahnte, sich selbst zentrierende Verbindung der Wellenhälften einer durchgehenden Schnecke. 



   Fig. 10 stellt den angeschnittenen Querschnitt der Längsansicht einer zentrierenden Verbindung von Wellenhälften durchgehender Schnecken 3 dar. 



   Die Fig 11 ist der Schnitt durch die zentrierende Verbindung der Wellenhälften einer durchgehenden Schnecke 3.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Austragen bzw. Durchmischen von stückigem Gut, insbesondere von teil- bzw. fertigreduziertem Eisenerz aus einem Schachtofen, vorzugsweise einem Direktreduktionsschachtofen, der einen nach unten und/oder mindestens zu einer Seite hin offenen Hohlkörper zum Ausbringen des Reaktionsgutes aufweist, wobei in dem Hohlkörper Schnecken sternförmig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken in einer Ebene, wie an sich bekannt, unterschiedlich lange Wellen aufweisen, wobei vorzugsweise die einander gegenüberliegenden Wellen gleich lang ausgeführt sind und/oder eine Schnecke, wie an sich bekannt als durchgehende Schnecke ausgebildet ist
2. 2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken in zwei oder mehreren Ebenen angeordnet sind.
3. 3 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden langen Wellen an ihren freien Enden sich gegenseitig zentrierend und/oder ineinander einrastend ausgeführt sind. <Desc/Clms Page number 4>
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenflächen der Schnecken, wie an sich bekannt, am freien Ende der Welle beginnen
5. 5 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen der Schnecken zur Ofenachse hin, wie an sich bekannt, verjüngend ausgebildet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenflächen der Schnecken, wie an sich bekannt, eine konstante Steigung aufweisen.
7. 7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenflächen der Schnecken, wie an sich bekannt, eine verfahrensbedingt unterschiedliche Steigung aufweisen.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Antrieb der Wellen gekoppelte Motoren vorgesehen sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen und die langen Wellen die gleiche Drehzahl aufweisen.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen axial beweglich angeordnet sind.

    Hiezu 6 Blatt Zeichnungen