AT409140B - Verfahren und vorrichtung zum verteilen eines stückigen schüttgutes - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von zumindest teilweise vorreduziertem Eisenerz, auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor oder Behälter der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, erstreckt, und das stückige Schüttgut über mindestens eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die zumindest zwei, insbesondere rotationssymetrische, Fallbeine aufweist, welche vorzugsweise in gleichem Abstand von der Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind. 



   Die Verteilung eines stückigen Schüttgutes auf einer ausgedehnten Fläche ist ein im Anlagenbau und in der Verfahrenstechnik bekanntes Problem. Insbesondere bei Reaktoren der chemisch/physikalischen Verfahrenstechnik werden grosse Anstrengungen unternommen, um einen für den jeweiligen Prozess optimalen Verteilungsgrad des Schüttgutes zu erwirken. Die falsche Beladung eines derartigen Reaktors kann zu einer Minderung in der Qualität des erzeugten Produktes, wie auch zu einer deutlich höheren Umweltbelastung, etwa durch höheren Staubaustrag, führen Damit wird die Produktivität einer derartigen Anlage negativ beeinflusst. 



   US-4497609 A beschreibt eine Vorrichtung, mittels der ein Schüttgutstrom kontinuierlich in einen Schachtofen chargiert werden kann. Dazu wird Schüttgut über mehrere Fallbeine an die Peripherie des Schachtofens chargiert. 



   Unter dem Gesichtspunkt des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 4 weiter zu entwickeln, mit welchem gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Prozessführung sowie eine wirtschaftlichere Ausgestaltung der Anlage erreicht wird. 



   Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss entsprechend dem Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, sowie entsprechend der Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4, gelöst. 



   Die vorliegende Erfindung erweist sich insbesondere bei Einsatz in einem Einschmelzvergaser als besonders vorteilhaft, und ist diesbezüglich am detailliertesten dokumentiert. Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsform, vielmehr handelt es sich bei der Beschreibung der Vorgänge in einem Einschmelzvergaser um eine beispielhafte Erläuterung. Die Anwendungen der Erfindung bei anderen metallurgischen Aggregaten, insbesondere bei einem Schachtofen, sind weitere konkrete Ausführungsformen der Erfindung. 



   Ein Einschmelzvergaser stellt ein Aggregat zur Herstellung von Roheisen oder Stahlvorprodukten dar, wie es im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist
Der Einschmelzvergaser, wie im Stand der Technik beschrieben, dient zum Einschmelzen eines weitgehend vorreduzierten Eisenerzes (DRI), sowie der Erzeugung von Reduktionsgas aus Reduktionsgasträgern, vorzugsweise stückiger Kohle. 



   Die Kohle sowie das DRI werden zumeist über die Kuppel des Einschmelzvergasers in selbigen eingebracht, wobei es sich als günstig erwiesen hat, die Kohle zentral einzubringen. 



   Das DRI wird demnach über eine oder mehrere dezentral gelegene Öffnungen an der Vergaserkuppel in den Einschmelzvergaser eingebracht. 



   Die Erfindung ist durch ein erfindungsgemässes Verfahren zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von zumindest teilweise vorreduziertem Eisenerz, auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett, gekennzeichnet, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor oder Behälter der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, erstreckt, und das stückige Schüttgut über mindestens eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die zumindest zwei, insbesondere rotationssymetrische, Fallbeine aufweist, welche vorzugsweise in gleichem Abstand von der Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind, wobei weiters zumindest ein Anteil des Schüttgutes, insbesondere nach Einleitung in das Fallbein,

   vor seinem Auftreffen auf der ausgedehnten Fläche an einer zumindest einem der Fallbeine zugeordneten Streueinnchtung, vorzugsweise in dem Fallbein, in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung verteilt wird. 



   Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens überlappen sich die Streufelder benachbarter Fallrohre vor Erreichen des Festbettes zumindest teilweise. 

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   Nach einem zusätzlichen Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens bildet das gesamte Streubild aller Fallrohre - von oben gesehen - im wesentlichen einen konzentrischen Ring. 



   Die Erfindung ist weiters durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von Eisenschwamm, aus einem Schüttgutstrom auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett gekennzeichnet, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, vorzugsweise in einem Einschmelzvergaser, erstreckt, und wobei das stückige Schüttgut über eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die mindestens zwei, vorzugsweise rotationssymetrische, Fallbeine aufweist, und die Chargiervorrichtung weiters mindestens eine zumindest einem der Fallbeine zugeordnete Streueinrichtung zur Streuung des Schüttgutes aufweist,

   mittels welchem zumindest ein Anteil des Schüttgutes in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung, verteilbar ist. 



   Die Verteilung eines Schüttgutes über mehrere Fallbeine bzw. Schrägrohre ist in der Verfahrenstechnik, insbesondere der Hüttentechnik, seit langem bekannt. 



   Durch die zusätzliche Anbringung einer Streueinrichtung wird das Schüttgut, wie es aus den Fallbeinen auf die Fläche fällt, zusätzlich gestreut, bzw. werden die auf diese Weise gebildeten Schüttgutströme verbreitert. 



   Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überlappen sich die verbreiterten Schüttgutströme. Damit ist insbesondere gewährleistet, dass auch bei Ausfall eines Fallbeines, beispielsweise durch Verstopfung desselben, das Festbett eine, im wesentlichen gleichmässige, Beschickung mit Schüttgut erfährt. 



   Für eine möglichst gleichmässige Streuung ist eine - von oben gesehen - radiale und tangentiale Verteilung besonders geeignet, allerdings bewirkt sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Verteilung einzeln angewandt ebenfalls eine Verbreiterung des Schüttgutstromes, sowie eine, wenn auch begrenzte, Streuung des Schüttgutes. 



   Nach einem Merkmal der Erfindung sind die Fallbeine in gleichem Abstand von der Longitudinalachse des Reaktors angeordnet. 



   In besonders bevorzugter Weise wird das Schüttgut dabei auf dem Festbett an mehreren Punkten entlang eines gedachten Kreises bzw. Kreisringes abgeladen, wobei sich nach einer weiteren bevorzugten Ausführung die einzelnen den Fallbeinen zugeordneten Schüttgutströme teilweise überschneiden. Auf diese Weise kann der Ausfall eines oder mehrerer Fallbeine bei der Chargierung des Festbettes kompensiert werden. 



   Nach einem Merkmal der Erfindung ist die Streueinrichtung starr angeordnet. 



   Insbesondere bei höheren Temperaturen haben sich bewegliche Vorrichtungen, beispielsweise in einschlägigen Reaktoren der Hüttentechnik, als wenig zuverlässig erwiesen Es sind dabei besondere Schutzmassnahmen (Temperatur, Verschleiss) zu treffen, die einen beträchtlichen Kostenaufwand verursachen. 



   Eine unbewegliche, also starre, Vorrichtung ist demgegenüber kostengünstig und zuverlässig. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Streueinrichtung beweglich, aber ohne mechanischen Antrieb, insbesondere ohne jeden Antrieb, angeordnet. Starr ist in diesem Fall entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Befestigung der Streueinrichtung. 



   Nach einem Merkmal der Erfindung ist die Streueinrichtung im Fallbein angeordnet. Damit ist gewährleistet, dass die Streueinrichtung nicht der hohen Temperatur des Einschmelzvergasers ausgesetzt ist. Insbesondere ist dabei die hohe Strahlungswärme im Gasraum zu berücksichtigen, wie sie in einem Einschmelzvergaser auftritt und eine hohe Belastung sämtlicher Einbauten hervorruft. Durch den Einbau in das Fallbein wird die Streueinrichtung effektiv vor einer derartigen thermischen, bzw. thermo-mechanischen Beanspruchung geschützt, und erzielt eine hohe Standfestigkeit. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Streueinrichtung eine Anzahl von Noppen auf, die an der Innenseite des Fallbeines angebracht sind. 



   Durch die Noppen wird das Material im Fallrohr abgebremst und insbesondere längs eines Kreisringes in einem vorbestimmten Abstand von einem Vergaserzentrum auf das Festbett chargiert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die verschleissfesten Noppen im unteren Teil des Fallrohres angebracht
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Streueinrichtung eine Kette, vorzugs- 

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 weise eine Rundgliederkette, auf. 



   Die Kette stellt eine einfache und kostengünstige Alternative dar, das Material im Fallbein bzw. 



  Schrägrohr zu bremsen, und auf diese Weise die gewünschte Chargierung entlang des Kreisringes zu erzeugen. Die Kette ist dabei aus temperaturbeständigem und verschleissfesten Material gefertigt. 



   Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal weist die Kette in vorbestimmten, vorzugsweise zueinander variierenden, Abständen eine Anzahl von Streuelementen, beispielsweise Knoten, auf. 



   Damit ist gewährleistet, dass eine besonders gleichmässige Streuung erreicht wird. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform weist die Streueinrichtung eine Anzahl von Ketten auf, an denen wiederum jeweils eine Anzahl von Knoten vorgesehen sind, und benachbarte Knoten in, vorzugsweise zueinander unterschiedlichen, Abständen angebracht sind. 



   Durch die erfindungsgemässe Streueinrichtung wird das Schüttgut abgebremst und gestreut, und so der resultierende Schüttgutstrom, der auf das Festbett trifft, verbreitert. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform ist eine Einrichtung vorgesehen, durch welche das Schüttgut geleitet und gestreut wird, wobei diese Einrichtung ein Fallbein aufweist, und an der Innenseite des Fallbeines eine Anzahl von Noppen angebracht ist. 



   Im folgenden werden nicht einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig 1 schematisch die DRI-Verteilung in einem Einschmelzvergaser
Fig. 2 eine beispielhafte Ausführungsform einer Einrichtung zur kombinierten Leitung und
Streuung
Fig 3 eine beispielhafte Ausführungsform einer Streueinrichtung
In Fig. 1 ist schematisch die DRI-Verteilung in einem Einschmelzvergaser skizziert. Dabei weist der Einschmelzvergaser Zuführungen für Kohle 1, für DRI 6, für Staub 2, für Sauerstoff 3, sowie einen Schlacken- und Roheisenabstich 4 und eine Gasableitung 5 zur Ableitung des Reduktionsgases auf. Sowohl die Kohle wie auch das DRI werden kontinuierlich in den Einschmelzvergaser eingebracht.

   Die Zuführung 6 des DRI weist sechs in äquidistanten Abständen von der, entlang der Longitudinalachse ausgerichteten, Kohleeinbringung angeordnete Öffnungen in der Vergaserkuppel auf, die mit Fallbeinen bzw. schrägen Fallrohren ausgestattet sind. Stellvertretend, der besseren Übersichtlichkeit wegen, ist in Fig. 1 eine einzige Zuführung 6 für DRI dargestellt. 



   Das DRI wird durch 6 Fallbeine, die jeweils in der entsprechenden Öffnung an der Vergaserkuppel befestigt sind, geleitet, wobei jedes Fallbein an seiner Innenfläche Noppen aufweist, die zur Streuung des DRI dienen. 



   Das DRI wird entlang eines gedachten Kreises bzw. Kreisringes auf das Bett des Einschmelzvergasers verteilt, wobei in das Zentrum kein DRI chargiert wird Die Verteilung des DRI ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei die DRI-Verteilung 7 am Festbett schematisch skizziert ist. Demnach erfolgt durch die Streuung des DRI in den Fallbeinen gegenüber dem Stand der Technik eine Vergrösserung des Streuradius des DRI am Festbett, wobei sich die einzelnen Schüttflächen teilweise überlappen. Durch die erfindungsgemässe Streuung erfolgt eine gleichmässige Verteilung sowie insbesondere eine bessere Durchmischung des DRI mit der eingebrachten Kohle. 



   In Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemässe Einrichtung zum Leiten und Streuen des DRI dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Fallbein 8, an dessen Innenfläche mehrere Noppen 9 angebracht sind. Wird das DRI durch dieses Fallbein geleitet, wird es durch die Noppen abgelenkt und gebremst. 



   Sämtliche Teile der hier vorgestellten Vorrichtung müssen an die Umgebungsbedingungen in ihrem jeweiligen Einsatzgebiet angepasst werden. Bei einer Verwendung in einem Einschmelzvergaser gelangen zu einem überwiegenden Teil hochwarmfeste, verschleissfeste Werkstoffe zur Anwendung. Darüber hinaus kann an eine Feuerfestauskleidung jener Teile gedacht werden, die besonders hohen Temperaturen ausgesetzt werden. 



   Solche Teile der hier dargestellten Vorrichtung, die erfahrungsgemäss einer besonderen verschleissbedingten Belastung ausgesetzt sind, werden zusätzlich durch Panzerungen, beispielsweise durch Aufschweissungen, geschützt. 



   In Fig. 3 ist eine Ausführungsform zu einer Streueinrichtung, wie sie beispielsweise in einem Einschmelzvergaser zur Einbringung des DRI auf das Festbett verwendet wird, ersichtlich Dabei wird in einem Fallbein 10 über eine geeignete Befestigung 11 in einem Schutzrohr 12 eine oder 

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 mehrere Ketten 13 angebracht. 



   Die Ketten weisen nach einer bevorzugten Ausführungsform mehrere Knoten auf. Vorzugsweise variieren dabei die Abstände der Knoten zu einander. Das Schüttgut, das über eine Zuleitung 14 in das Fallbein 10 eingeleitet wird, wird durch die Ketten bzw. die Knoten der Ketten abgebremst und einer Streuung unterworfen 
PATENTANSPRÜCHE:

   
1 Verfahren zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von zumindest teil- weise vorreduziertem Eisenerz, auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Fest- bett, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor oder Behälter der physikalischen oder che- mischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Er- zeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, erstreckt, und das stückige Schüttgut über mindestens eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die zumindest zwei, insbesondere rotationssymetrische, Fallbeine aufweist, welche vorzugsweise in gleichem Abstand von der vertikalen Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind, dadurch gekennzeich- net, dass zumindest ein Anteil des Schüttgutes, insbesondere nach Einleitung in das
Fallbein, vor seinem Auftreffen auf der ausgedehnten Fläche an einer,

   zumindest einem der Fallbeine zugeordneten Streueinrichtung, vorzugsweise in dem Fallbein, in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung verteilt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streufelder benachbarter Fallbeine vor Erreichen des Festbettes einander zumindest teilweise überlappen.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Streu- bild aller Fallbeine - von oben gesehen - im wesentlichen einen konzentrischen Ring bildet.

   4. Vorrichtung zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von Eisenschwamm, aus einem Schüttgutstrom auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor der physikalischen oder chemischen Verfah- renstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roh- eisen oder Stahlvorprodukten, vorzugsweise in einem Einschmelzvergaser, erstreckt, und wobei das stückige Schüttgut über eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die mindestens zwei, vorzugsweise rotationssymetrische, Fallbeine aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargiervorrichtung eine, zumindest einem der Fallbeine zugeordnete, Streuein- richtung zur Streuung des Schüttgutes aufweist, mittels welcher zumindest ein Anteil des Schüttgutes in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung verteilbar ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung im Fallbein angeordnet ist 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Fallbeine in gleichem Abstand von der ver- tikalen Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind.

   7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung starr angeordnet ist.

   8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung beweglich, aber ohne mechanischen Antrieb, ausgeführt ist.

   9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung eine Anzahl von Noppen aufweist, die an der Innenseite des Fallbeines angebracht sind.

   10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung eine Kette, vorzugsweise eine Rundgliederkette, aufweist.

   11 Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette in vorbestimm- ten, vorzugsweise zueinander varuerenden, Abständen eine Anzahl von Streuelementen, insbesondere Knoten, aufweist.

   HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN