AT408664B - Vorrichtung und verfahren zum kühlen von körnigen stoffen - Google Patents

Description

AT 408 664 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von körnigen Stoffen, insbesondere von in der Eisenindustrie zu verwendenden Rohstoffen, mit einem Rost zur Aufnahme der zu behandelnden Stoffe, einem unterhalb des Rostes angeordneten Gebläsekasten zum Durchdrücken von Kühlgas, insbesondere Kühlluft, durch den Rost und die darüberliegenden körnigen Stoffe, wobei der Gebläsekasten von - sich seitlich des Rostes nach unten erstreckenden - Gebläsekastenwänden gebildet ist, und mit sich nach oben erstreckenden Seitenwänden.

Eine Einrichtung dieser Art ist aus der EP 0 127 215 A1 bekannt. Diese Einrichtung ist als Rundkühler ausgeführt, bei dem aus segmentförmigen gasdurchlässigen Rosten ein ringförmiges endloses Rostband gebildet wird. An der Aufgabestelle wird abzukühlendes Material kontinuierlich in bestimmter Schichthöhe aufgegeben und nach etwa einer Umdrehung an der Entladestelle abgekühltes Material wieder entfernt.

Bei einer Einrichtung dieser Art ist die auf den Rost maximal aufgebbare Menge an abzukühlendem Material durch die Gebläseleistung, durch die Höhe der Seitenwände und - bei gegebener Gebläseleistung - durch die zu erzielende Endtemperatur des abgekühlten Materials begrenzt.

Es ist bekannt, dass der ökonomische Betrieb eines solchen Kühlers einerseits von der Menge des pro Zeiteinheit abkühlbaren Materials abhängt, wobei die "Qualität" des abgekühlten Materials gleichbleiben und die Endtemperatur nicht überschritten werden soll und andererseits auch stark von der Effizienz abhängt, mit der Energie aus dem Kühlgas rückgewinnbar ist. Bei der aus der EP 0 127 215 A1 bekannten Einrichtung wird die Kühlwirkung des Kühlgases nicht optimal ausgenutzt.

Es ist daher die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels welcher eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Menge körniger Stoffe pro Zeiteinheit abkühlbar ist und zwar unter Aufrechterhaltung der Endtemperatur der körnigen Stoffe. Die Erfindung soll unter Verwendung etwa derselben Menge an Kühlgas realisierbar sein, d.h. beim Umbau einer bestehenden Anlage soll es nicht erforderlich sein, leistungsstärkere Gebläse einzusetzen, deren Betrieb die Wirtschaftlichkeit der Anlage beeinträchtigen würde, bzw. beim Design einer Neuanlage kann der mechanische Teil des Kühlers kleiner bemessen sein.

Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an den Seitenrändem des Rostes nach außen anschließende gasundurchlässige Auflageelemente vorgesehen sind, wobei die Seitenwände an den Außenrändern der Auflageelemente anschließen, so dass jeweils eine Seitenwand gegenüber der darunter angeordneten Gebläsekastenwand um die Breite eines Aufla-geeiementes versetzt ist, wobei das Verhältnis von durchgasbarer Rostbreite zum Abstand der Seitenwände von 0,85 bis 0,75 beträgt.

Diese Maßnahme, die Breite des Rostes durch gasundurchlässige Auflageelemente zu erhöhen, hat überraschenderweise zur Folge, dass - unter Beibehaltung der vorherigen Schichthöhe -mehr körnige Stoffe pro Zeiteinheit auf dieselbe Temperatur abgekühlt werden können und zwar ohne dass die Gebläseleistung gegenüber der bisherigen Ausführungsform erhöht werden müsste. Ähnliche Maßnahmen zur Rostverbreiterung sind bei Sintermaschinen bekannt, etwa in der EP 0 498 788 A1.

Eine Sintermaschine unterscheidet sich von einem erfmdungsgemäßen Kühler aber in wesentlichen Punkten: Mit Sintermaschinen können nur thermische Behandlungsverfahren von Agglome-raten durchgeführt werden, die eine Hitzebehandlung erfordern, also beispielsweise die Herstellung von Sinter.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aber nur ein dem vorher genannten gänzlich entgegengesetztes Verfahren durchführbar, nämlich eine Abkühlung von körnigen Stoffen.

Auf Sintermaschinen werden Behandlungsgase von oben nach unten durch eine Schüttung geleitet und in der Regel, wie auch bei der EP 0 498 788 A1, gesaugt.

Erfmdungsgemäß werden die Gase in der entgegengesetzten Richtung durch die Schüttung geleitet und zwar geblasen, also gedrückt. Während bei Sintermaschinen aufgrund der Gasführung und den der Sintermischung innewohnenden Eigenschaften (geringe Durchgasbarkeit) nur geringe Schichthöhen möglich sind und zwar bis zu maximal 70 cm sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Schüttungen mit Schichthöhen von weit über 1000 mm abkühlbar.

Bevorzugterweise ist die Höhe der Seitenwände aber höher als 1000 mm ausgeführt und zwar 2

AT 408 664 B höher als zumindest 1400 mm, ganz besonders bevorzugt sind Seitenwandhöhen von 1600 bis 1700 mm. Diese Zahlenwerte bedeuten natürlich auch jeweils entsprechende Schichtdicken der Schüttung der körnigen Stoffe.

Wenn das Gas wie bei der aus der EP 0 498 788 A1 bekannten Anlage durch die Schüttung 5 hindurchgesaugt würde, müssten die Gebläse erhitztes Gas fördern und zwar gegen den Widerstand einer Schichthöhe von über 1000 mm. Das Volumen dieses erhitzten Gases ist gegenüber dem des nicht erwärmten Kühlgases natürlich stark erhöht. Dazu wären dann von vorneherein leistungsfähigere Gebläse vonnöten, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden können, weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Kühlgas, vorzugsweise Kühlluft mit 10 Umgebungstemperatur, von unten durch die Schüttung hindurchgedrückt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt das Verhältnis von durchgasbarer Rost-breite zum Abstand der Seitenwände 0,85 bis 0,75.

Dies bedeutet einen Anteil der Breite jeweils eines Auflageelementes an der Gesamtbreite der Vorrichtung, bzw. am Abstand der Seitenwände voneinander, von 7,5 bis 12,5%. 15 Nach dem Durchströmen durch den Rost kommt das Kühlgas mit den heißen körnigen Stoffen in Kontakt, erwärmt sich dabei stark und dehnt sich aus. Das hätte bei einer Vorrichtung, bei der durchgasbare Rostbreite und Seitenwandabstand etwa gleich groß sind, zur Folge, dass der Druckverlust über die Schüttung stark ansteigt. Erfindungsgemäß erweitert sich aber nach dem Durchströmen durch den Rost der durchströmbare Querschnitt für das Kühlgas, so dass die spezi-20 fische erforderliche Gebläseleistung gegenüber bekannten Kühleinrichtungen verringert wird.

Wegen des größeren Querschnitts ist bei gleichbleibender Förderleistung des Gebläses die Gasströmungsgeschwindigkeit verringert. Das bewirkt wegen der erhöhten Verweilzeit des Kühlgases in der Schüttung einen verbesserten Wärmeaustausch zwischen heißen körnigen Stoffen und Kühlgas und somit eine verbesserte Abkühlungseffizienz. 25 Die Anordnung von gasundurchlässigen Auflageelementen, an die die Seitenwände anschließen, bewirkt noch einen weiteren Vorteil: Wenn eine Schüttung körniger Stoffe auf einen Rost aufgegeben wird, so tritt an den Randbereichen stets etwas Segregation auf, d.h. der Anteil der Partikel mit grösserem Korndurchmesser ist an den Seitenwänden höher als im Zentrum der Schüttung. 30 Darüberhinaus ist eine Schüttung von körnigen Substanzen immer dort weniger dicht gepackt, wo diese Schüttung an eine gerade Seitenwand angrenzt. Beide Umstände zusammen bewirken, dass die Schüttung an den Seitenwänden besser durchgasbar ist, als der mittlere Bereich der Schüttung und daher Kühlgas bevorzugt durch die Randbereiche strömt ("Falschluft"). Während diese leichtere Durchgasbarkeit in den Randbereichen und damit das Auftreten von Falschluft zwar 35 niemals völlig unterbunden werden kann, ist es von Vorteil, wenn der "Zentrumsanteil" der Schüttung möglichst groß und damit der Anteil von Falschluft möglichst klein gehalten wird. Durch die gasundurchlässigen Auflageelemente ist aber nicht nur die Schüttung einfach verbreitert, es ist auch der Weg des Kühlgases vom Rand des Rostes durch den Randbereich vergrößert, wodurch sich auch der Widerstand dieses Weges für das Kühlgas vergrößert. Insgesamt vergleichmäßigt 40 sich also durch die erfindungsgemäßen Auflageelemente das Durchgasungsprofil.

Um diese Auswirkungen möglichst umfassend ausnützen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Breite eines Auflageelementes zumindest 150, vorzugsweise bis zu 450 mm beträgt.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge sind die Auflageelemente von der Ebene des Rostes zu den Seitenwänden hin ansteigend ausgeführt. 45 Die Auflageelemente haben dadurch im Querschnitt die Form von Dreiecksprofilen, was der Gesamtkonstruktion ein zusätzliches Maß an mechanischer Festigkeit bzw. Steifigkeit verleiht. Für den Fall, dass die Vorrichtung durch den nach unten wegklappbaren Rost entladen wird, verhindern die nach oben zu den Seitenwänden hin ansteigenden Auflageelemente auch, dass gekühltes Material auf den Auflageelementen liegen bleibt. Bevorzugterweise beträgt der Winkel, so mit dem die Auflageelemente zu den Seitenwänden hin ansteigen, etwa 30 - 45°.

Es ist weiters zweckmäßig, dass die Auflageelemente mit Verschieißschutz versehen sind, beispielsweise einer darauf befestigten Platte, bzw. auf schweißbaren und erneuerbaren Aufpanzerung.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Kühlen von körnigen Stoffen, insbeson-55 dere von in der Eisenindustrie zu verwendenden Rohstoffen, durch Hindurchleiten von Kühlgas, 3

AT 408 664 B insbesondere Kühlluft, durch eine Schüttung der körnigen Stoffe.

Das erfmdungsgemäße Verfahren soll es ermöglichen, eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Menge körniger Stoffe pro Zeiteinheit abzukühlen und zwar ohne die dabei erzielte Endtemperatur der körnigen Stoffe zu überschreiten. Die Erfindung soll unter Verwendung etwa derselben Menge an Kühlgas realisierbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kühlgas nacheinander durch zwei Bereiche mit verschieden großem Strömungsquerschnitt gedrückt wird, wobei der zweite Querschnitt im Mittel größer als der erste Querschnitt gewählt wird und wobei der zweite Bereich mit dem größeren Querschnitt die Schüttung der körnigen Stoffe enthält und wobei das Verhältnis der ersten Querschnittsbreite zur zweiten Querschnittsbreite aus einem Bereich von 0,85 bis 0,75 gewählt wird.

Da das Kühlgas - im Gegensatz zu einer Ausführungsform, bei der beide Querschnitte gleich groß sind - aufgrund des größeren Strömungsquerschnittes im Mittel langsamer strömt, ist die Verweilzeit des Kühlgases in der Schüttung größer und daher auch die vom Kühlgas beim Durchströmen durch die Schüttung aufgenommene Wärmemenge. Es kann daher eine größere Menge an körnigen Stoffen auf dieselbe Temperatur abgekühlt werden, und zwar, ohne daß der Energieaufwand zur Förderung des Kühlgases erhöht werden müsste.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es von Vorteil, wenn der Querschnitt des zweiten Bereiches nur in einer Dimension, vorzugsweise der Breite, größer als der Querschnitt des ersten Bereiches gewählt wird.

Gemäß vorteilhafter Durchführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei das Verhältnis der ersten zur zweiten Querschnittsbreite aus einem Bereich von 0,85 bis 0,75 gewählt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umbau einer Vorrichtung zum Kühlen von körnigen Stoffen, mit einem Rost zur Aufnahme der zu behandelnden Stoffe, einem unterhalb des Rostes angeordneten Gebläsekasten zum Durchdrücken von Kühlgas, insbesondere Kühlluft, durch den Rost und die darüberliegenden körnigen Stoffe, wobei der Gebläsekasten von - sich seitlich des Rostes nach unten erstreckenden - Gebläsekastenwänden gebildet ist, und mit sich nach oben erstreckenden Seitenwänden, wobei die Seitenwände an den Seitenrändern des Rostes außen anschließend vorgesehen sind, in eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Seitenrändern des Rostes und den Seitenwänden gasundurchlässige Auflageelemente angeordnet werden, so dass jeweils eine Seitenwand gegenüber der darunter angeordneten Gebläsekastenwand um die Breite eines Auflageelementes nach außen versetzt ist.

Dieses Verfahren ermöglicht es in vorteilhafter Weise, bereits bestehende Anlagen in erfindungsgemäße Vorrichtungen umzubauen und zwar mit einem Minimum an Investitionsaufwand und Umbauzeit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in verschiedener Art und Weise realisiert sein, beispielsweise für Rundkühler (etwa wie aus der EP 0 127 215 A1 bekannt) oder für gerade Kühler ("straight cooler" oder "cooling conveyor").

Nachfolgend wird die Erfindung an einem in der Zeichnung Fig. 1 schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiel näher verdeutlicht.

Die Zeichnung Fig. 1 stellt einen senkrechten Schnitt durch das Rostband eines Kühlers dar, wobei alle erfindungsunwesentlichen Teile, wie Antrieb und Führung des Rostes, Abdichtung des Gebläsekastens, etc. nicht dargestellt sind.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist ein Rost 1 einen unterhalb des Rostes 1 angeordneten, jedoch an den Rost 1 direkt anschließenden Gebläsekasten 2 auf, der von sich seitlich des Rostes 1 nach unten erstreckenden Gebläsekastenwänden 3 gebildet ist und an den ein nicht dargesteiites Druckgebläse angeschlossen ist. Mit dem Druckgebläse wird Kühlgas von unten nach oben durch den Rost 1 und die Schüttung 8 körniger Stoffe gedrückt.

An den Rost 1 schließen an den beiden Seitenrändern 4 gasundurchlässige Auflageelemente 5 an. Die Auflageelemente 5 weisen in der dargestellten Ausführungsform etwa die Form von Dreiecksprofilen auf. Es sind aber auch andere Ausführungen möglich, etwa in der Form von Platten.

An die Außenränder 6 der Auflagelemente 5 schließen Seitenwände 7 an, die sich nach oben erstrecken und, wie in der Zeichnung dargestellt, senkrecht, oder auch nach außen geneigt verlaufen können. 4

Claims (8)

1. AT 408 664 B Mit strichpunktierten Linien ist eine Anordnung von Seitenwänden 7a dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Gegenüber der vorherigen Ausführungsform ist der Abstand A der Seitenwände 7a um die zweifache Breite B der Auflageelemente 5 zu einem Abstand C der Seitenwände 7 verbreitert. Die Strömungsrichtung des Kühlgases ist durch Pfeile 9,10,10a angedeutet, wobei die Länge der Pfeile mit der jeweiligen Gasgeschwindigkeit korreliert. Bei gleichgehaltenem Kühlgasdurchsatz ist die Gasgeschwindigkeit in der Schüttung 8 bei einem Seitenwandabstand A durch den Pfeil 10a und bei einem Seitenwandabstand C durch den Pfeil 10 dargestellt. Die mittlere Gasgeschwindigkeit sinkt mit zunehmendem Seitenwandabstand und entsprechend wird die Verweilzeit des Kühlgases in der Schüttung 8 erhöht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei allen Verfahren ersetzbar, bei denen möglichst große Mengen körniger Stoffe innerhalb möglichst kurzer Zeit und unter möglichst geringem Energieeinsatz (bzw. möglichst hoher Energierückgewinnung) abgekühlt werden sollen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Eisenhüttenindustrie zum Abkühlen von Sinter oder gebrannten Pellets ersetzbar. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Kühlen von körnigen Stoffen, insbesondere von in der Eisenindustrie zu verwendenden Rohstoffen, mit einem Rost (1) zur Aufnahme der zu behandelnden Stoffe (8), einem unterhalb des Rostes (1) angeordneten Gebläsekasten (2) zum Durchdrücken von Kühlgas, insbesondere Kühlluft, durch den Rost (1) und die darüberliegenden körnigen Stoffe (8), wobei der Gebläsekasten (2) von - sich seitlich des Rostes (1) nach unten erstreckenden - Gebläsekastenwänden (3) gebildet ist, und mit sich nach oben erstreckenden Seitenwänden (7), dadurch gekennzeichnet, dass an den Seitenrändern (4) des Rostes (1) nach außen anschließende gasundurchlässige Auflageelemente (5) vorgesehen sind und wobei die Seitenwände (7) an den Außenrändern (6) der Auflageelemente (5) anschließen, so dass jeweils eine Seitenwand (7) gegenüber der darunter angeordneten Gebläsekastenwand (3) um die Breite (B) eines Auflageelementes (5) versetzt ist, wobei das Verhältnis von durchgasbarer Rostbreite (A) zum Abstand (C) der Seitenwände (7) von 0,85 bis 0,75 beträgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Seitenwände (7) mehr als 1000 mm beträgt, bevorzugterweise mehr als 1400 mm, wobei Seitenwandhöhen von 1600 bis 1700 mm besonders bevorzugt sind.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) eines Auflageelementes (5) zumindest 150, vorzugsweise bis zu 450 mm beträgt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (5) von der Ebene des Rostes (1) zu den Seitenwänden (7) hin ansteigend ausgeführt sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente mit Verschleißschutz versehen ist.
6. 6. Verfahren zum Kühlen von körnigen Stoffen, insbesondere von in der Eisenindustrie zu verwendenden Rohstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der körnige Stoff in einen zentrisch über einem Rost angeordneten Kühlbehälter in Form einer Schüttung chargiert wird, und ein Kühlgas, insbesondere Kühlluft, durch den Rost und nachfolgend durch die Schüttung gedrückt wird, wobei die Schüttung derart ausgebildet wird, dass das Verhältnis der mittleren Querschnittsbreite des Rostes zu der mittleren Querschnittsbreite der Schüttung einen Wert im Bereich von 0,85 bis 0,75 annimmt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung derart ausgebildet wird, dass der Querschnitt der Schüttung nur in einer Dimension, vorzugsweise der Breite, größer als der Querschnitt des Rostes ist.
8. 8. Verfahren zur Erhöhung der Kapazität einer Vorrichtung zum Kühlen von körnigen Stoffen, mit einem Rost (1) zur Aufnahme der zu behandelnden Stoffe (8), einem unterhalb des Rostes (1) angeordneten Gebläsekasten (2) zum Durchdrücken von Kühlgas, insbeson- 5 AT 408 664 B dere Kühlluft, durch den Rost (1) und die darüberliegenden körnigen Stoffe (8), wobei der Gebläsekasten (2) von - sich seitlich des Rostes (1) nach unten erstreckenden - Gebläsekastenwänden (3) gebildet ist, und mit sich nach oben erstreckenden Seitenwänden (7a), wobei die Seitenwände (7a) an den Seitenrändern (4) des Rostes (1) außen anschließend vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umgebaut wird, wobei zwischen den Seitenrändern (4) des Rostes (1) und den Seitenwänden (7a) gasundurchlässige Auflageelemente (5) angeordnet werden, sodass jeweils eine Seitenwand (7a) gegenüber der darunter angeordneten Gebläsekastenwand (3) um die Breite (B) eines Auflageelementes (5) so weit nach außen versetzt wird, dass ein Verhältnis von durchgasbarer Rostbreite (A) zum Abstand (C) der Seitenwände (7) von 0,85 bis 0,75 eingestellt wird. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 6