DD205452A1 - Verfahren und vorrichtung zur zufuehrung staubfoermiger materialien in reaktionsgefaesse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuehrung staubfoermiger Materialien in Reaktionsgefaesse, insbesondere von Braunkohlenstaub in das Gestell von Hochoefen zur Roheisenerzeugung. Durch das erfindungsgemaesse Versetzen der im Unterteil eines bekannten Dosierbehaelters befindlichen Staubschuettung in Vibration wird erreicht, dass auch bei relativ geringen Foerdermengen mit entsprechend geringem Foerdergasdurchsatz die Staubschuettung ausreichend aufgelockert wird, um das Einstroemen des fluidisierten staubfoermigen Materials in die in bekannter Weise in den Unterteil des Dosierbehaelters hineinragende Foerderleitung zu gewaehrleisten. Die Vibration der staubfoermigen Materialien wird durch unterschiedliche Vorrichtungen erzeugt. Erfindungsgemaess werden der Dosierbehaelter, dessen Unterteil oder die Foerderleitung mit Vibrationsquellen verbunden. Ferner wird eine Vibrationsquelle unmittelbar im Unterteil des Behaelters montiert. Schliesslich wird die Vibration der Staubschuettung erzeugt, indem der Druck im Dosierbehaelter erfindungsgemaess mittels bekannter technischer Vorrichtungen zur Vibration gebracht wird.

Description

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Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung staubförmiger Materialien in Reaktionsgefäße

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zuführung staubförmiger Materialien in Reaktionsgefäße, insbesondere von Braunkohlenstaub in das Gestell von Hochöfen zur Roheisenerzeugung·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In verschiedenen Bereichen der Technik, insbesondere in der metallurgischen und der chemischen Industrie, werden staub-» förmige Materialien Reaktionsgefäßen zugeführt. So wird zum Beispiel Kohlenstaub in das Gestell eines Hochofens zur Roheisenerzeugung eingeblasen, um hochwertige gasförmige, flüssige bzw. feste Brennstoffe zu ersetzen und/oder den spezifischen Verbrauch von metallurgischem Koks zu verringern.

In der DE - OS - 2 243 439 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Forderung von Kohlenstaub in einen Hochofen beschrieben. Der Kohlenstaub wird über eine pneumatische Förderleitung aus alternierend betriebenen Druckgefäßen den Windformen des Hochofens zugeführt. In der Patentschrift werden der technologische Ablauf und die Steuervorgänge für die Ein-

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führung des Kohlenstaubes in die Förderleitung ausführlich dargestellt» Jedoch werden keine Lösungen angeführt, die es ermöglichten, einen stetigen Kohlenstaubzufluß zum Hochofen |)ei alternierender Zuschaltung der Druckgefäße, einen verschleißarmen und damit funktionssicheren Betrieb der pneumatischen Förderleitung, möglichst geringe Fördergasmengen sowie eine gleichmäßige Aufteilung der Kohlenstaubmenge auf die einzelnen Windformen zu gewährleisten. ~ .

Des weiteren wird in DE - OS - 1 433 327 ein Verfahren zur Einführung von festem Material in eine Reaktionsζone, beispielsweise in einen Hochofen, beschrieben. Dieses Verfahren schließt einige der erwähnten ungelösten Probleme aus, erreicht jedoch nicht eine wesentliche Reduzierung des Fördergasbedarfes für den pneumatischen Transport, die zu einer Verminderung des Verschleißes der Förderleitung führen würde. Der in der OS 1 433 327 offenbarte Zyklonabsoheider am Ende der Förderleitung, unmittelbar über der Einführungsstelle in den Hochofen, gewährleistet zwar eine wesentliche Reduzierung der in den Hochofen eintretenden Fördergasmenge, erfordert aber unweigerlich zusätzliche aufwendige Anlagen, wie die Druckregulierung im Zyklon und eine Staubreinigung für das Abgas.

Von den aufgeführten Literaturstellen unterscheidet sich die in der DD - PS - 139 271 beschriebenen Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung staubförmiger Materialien in das Gestell von Schachtofen. Durch Einblasen eines Trägergases wird im Unterteil eines Dosierbehälters eine auf einem Anströmboden lagernde Staubschüttung in eine partielle Wirbelschicht überführt, so daß das staubförmige Material in hoher Dichte unter Wirkung des zwischen Dosierbehälter und Schachtofen bestehenden Differenzdruckes in die Förderleitung einfließt, deren Anfang in die partielle Wirbelschicht eintaucht. Dabei werden Beladungsverhältnisse von Feststoff zu Trägergas von über 300 kg/m^ Trägergas im Betriebszustand erreicht, was das 15-

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bis 30-fache der mit herkömmlichen Technologien in der Rege}, erreichten Werte darstellt. Die mit 2-12 m/s entsprechend niedrigen Geschwindigkeiten des Staub-TrSgergas-Gemisclies in der Förderleitung gewährleisten einen praktisch Verschleißfreien Betrieb. Der Nachteil dieser Fördertechnologie besteht darin, daß die Durchsatzmenge für jede konkrete Anlage nach unten begrenzt ist. Das heißt, daß es im Unterschied zu den Verfahren nach den BRD - OS - 2 243 439 und 1 433 327 nicht möglich ist, das Reaktionsgefäß mit relativ kleinen Staubmengen au beaufschlagen, was jedoch für die Führung der Prozesse im Reaktionsgefäß, insbesondere für den Wärmehaushalt des Hochofens, erforderlich ist.

Ziel der Erfindung;

Das Ziel der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von staubförraigen Materialien in Reaktionsgefäße, insbesondere in das Gestell von Hochöfen, die eine optimale Dosierung der staubförmigen Materialien ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Einbringen staubförmiger Materialien in Reaktionsgefäße, insbesondere in das Gestell von Hochöfen zur Roheisenerzeugung, bei hoher Dosiergenauigkeit, geringem Energiebedarf für Einspeisung und Transport der staubförmigen Materialien und geringer Beaufschlagung des Reaktionsgefäßes mit dem Trägergas mit ein und derselben Förderanlage den Transport relativ kleiner Staubmengen zu verwirklichen.

Die bisher bekannten technischen Lösungen beruhen auf Verfahrensprinzipien entweder der pneumatischen Fördertechnik, die die Zuführung der staubförmigen Materialien mittels mechanischer Zuteiler oder mittels unter dem Druck eines Gases stehender Gefäßschleusen zu einer pneumatischen Förderleitung und den Transport mit Hilfe eines Fördergasstromes zum Reaktionsge-

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faß "bei Beladungsverhältnissen in der Größenordnung von 20 kg/nr Trägergas im Betriebszustand beinhaltet, oder der DichtStromfördertechnik nach der DD - PS - 139 271, die Be- ^adungsverhältnisse von über 300 kg/nr Trägergas ermöglicht. Letztere hat neben einer Reihe von Vorteilen gegenüber der pneumatischen Fördertechnik den Nachteil, daß die Fördermen«» ge nur bis zu einer bestimmten unteren Grenze gesenkt werden kann. Das Einblasen noch kleinerer Staubmassen in Reaktionsgefäße ist jedoch,insbesondere beim Einblasen von Kohlenstaub in das Gestell von Hochöfen zur Roheisenerzeugung,in Abhängigkeit von der Betriebssituation oftmals eine Notwendigkeit. Dieser Umstand führt zu einer Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten der bekannten Dichtstromfördertechniko Deshalb ist es erforderlich, die untere Grenze der förderbaren Staubmenge zu senken.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe wie folgt gelöst: In bekannter Weise wird ein staubförmiges Material aus einem Vorratsbunker in einen mit Druck beaufschlagbaren Dosierbehälter gefördert und in dessen Unterteil von einem Trägergas durchdrungen. Das im Unterteil befindliche staubförmige Material wird zur Vibration gebracht. Durch Vibration und Durchgasung wird die Staubschüttung soweit aufgelockert, daß das staubförmige Material in eine Förderleitung einfließt, die in bekannter Weise im Unterteil des Dosierbehälters beginnt. Die Auflockerung der Staubschüttung kann bis zur Bildung einer auf den Unterteil des Behälters beschränkten partiellen Wirbelschicht führen.

Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird erreicht, daß, insbesondere bei der Förderung relativ kleiner Staubmengen, bei Aufrechterhaltung hoher Beladungsverhältnisse, was relativ kleine Trägergasmengen und somit entsprechend geringe Geschwindigkeiten des Trägergasstromes im Dosierbehälter zur Folge hat, eine ausreichende Fluidisierung der Staubschüttung im Unterteil des Dosierbehälters gewährleistet wird.

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Erfindungsgemäß wird das im Unterteil des Dosierbehälters befindliche staubförmige Material in der Vertikalen und/oder pa der Horizontalen zur Vibration gebracht.

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise betragen die Amplitude der Vibration 0,1 bis 4 nun, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm und die Frequenz 5 bis 100 Hz, vorzugsweise 30 bis 60 Hz.

Die Vibration des staubförmigen Materials im Unterteil des Dosierbehälters wird auf verschiedene V/eise erreicht. So wird erfindungsgemäß der Druck im Dosierbehälter zur Pulsation gebracht. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, den Druck im Dosierbehälter mit einer Amplitude pulsleren zu lassen, die das 0,005- bis 0,05-fache, vorzugsweise das 0,01- bis 0,02-fache, des Druckunterschiedes zwischen dem Dosierbehälter und dem Ende der Förderleitung beträgt. Die Druckpulsation wird mit bekannten technischen Mitteln, wie Pulsationsventilen, Lochscheibenzuführung u.a. realisiert. Weiterhin wird die Pulsation des staubförmigen Materials erfindungsgemäß dadurch erzeugt, daß der Dosierbehälter mit einer entsprechenden Vlbrationsquelle gekoppelt ist. Die Vibrationsquelle versetzt den Dosierbehälter und dieser wiederum die gesamte Staubschüttung in Vibration. Ferner ist es vorteilhaft, den Unterteil des Dosierbehälters mit der Vibrationsquelle zu koppeln. Dabei wird erfindungsgemäß der Unterteil durch einen Kompensator mit dem Oberteil des Dosierbehälters verbunden, wodurch erreicht wird, daß keine starre Bindung zwischen Ober- und Unterteil besteht. Die Vibrationsquelle versetzt dadurch lediglich den Unterteil des Dosierbehälters und damit den im Unterteil des Dosierbehälters befindlichen Teil der Staubschüttung in Vibration. Die aus der Anwendung des !Compensators resultierende Komplizierung der Konstruktion wird dadurch ausgeglichen, daß wesentlich geringere Massen in Vibration versetzt werden müssen.

Ferner wird die Staubschüttung im Unterteil des Behälters in

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Vibration versetzt, wenn die in bekannter Weise hier beginnende Förderleitung erfindungsgemäß außerhalb des Dosierbehälters mit einer Vibrationsquelle gekoppelt ist und in den Dosierbehälter mittels eines eine starre Bindung ausschließenden !Compensators eingeführt wird. Dabei überträgt das vibrierende Rohr die Vibration auf die es umgebende Staubschüttung.

Schließlich wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vibrationsquelle, wie z. B. ein elektromagnetischer oder mechanischer Rüttler, unmittelbar in den Unterteil des Dosierbehälters eingebaut wird und die staubförmigen Materialien unmittelbar in Vibration versetzt.

Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen werden nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen;

Pig. 1: Schema eines Dosierbehälters mit Regelung zur Erzeugung eines pulsierenden Behälterdruckes,

Pig. 2: Schema eines Dosierbehälters, der mit Vibrationsquellen gekoppelt ist,

Pig. 3* Schema eines Dosierbehälters, dessen Unterteil mit Vibrationsquellen gekoppelt ist und mit dem Oberteil durch einen Kompensator verbunden ist,

Pig. 4: Schema eines Dosierbehälters mit vibrierender Förderleitung,

Pig. 5: Schema eines Dosierbehälters mit im Unterteil eingebauter Vibrationsquelle.

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Bei den Ausführungsformen des Verfahrens nach den Pig. 1 bis 5 wird das zur Einspeisung in ein Reaktionsgefäß vorgesehene staubförmige Material durch eine verschließbare Behälteröffnung 1 aus einem Vorratsbunker, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von zwei wechselweise betriebenen Druckschleusenbehältern, einem Dosierbehälter 2 zugeführt. Durch die Wirkung der Schwerkraft rutscht das staubförmige Material in den mit geringerem Durchmesser ausgeführten Unterteil 3 des Dosierbehälters 2. Es wird eine Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei der im Dosierbehälter 2 nur eine Förderleitung 4 mit staubförmigen Materialien beaufschlagt wird. Damit sie in die Förderleitung 4 einfließen können, wird über eine Zuleitung 5 einem aus porösem Material, wie z. B. Pilz,bestehenden Anströmboden 6 ein Trägergas zugeführt und die Staubschüttung in Vibration versetzt. Bei der Ausführungsform des Verfahrene nach der Mg, 1 wird letzteres erreicht, indem der Druck im Dosierbehälter 2 durch eine Vorrichtung 7 zur Erzeugung von Druckpulsationen, wie z. B. ein Pulsationsventil, gesteuert wird. Pig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens nach der die Staubschüttung in Vibration versetzt wird, da der gesamte Dosierbehälter 2 mit Vibrationsquellen 8 und 9 vertikale bzw. horizontale Vibration erzeugt. Bei Anwendung der Vibrationsquelle 10 wird die Staubschüttung sowohl in der Horizontalen, als auch in der Vertikalen zur Vibration gebracht. Nach der Ausführungsform des Verfahrens, die die Pig. 3 darstellt, wird mittels der Vibrationsquellen 11, 12 oder 13 nur der Unterteil 3 des Dosierbehälters 2 in Vibration versetzt, da der Unterteil 3 des Dosierbehälters mit dessen Oberteil durch einen Kompensator 14 verbunden ist, der eine übertragung der Schwingungen auf das Oberteil des Do s i erb ehält er s 2 verhindert/Bei der Ausführungsform des Verfahrens nach Pig. 4 wird die im Unterteil 3 des Dosierbehälters 2 befindliche Staubschüttung in Vibration versetzt, wobei die Förderleitung 4 außerhalb des Dosierbehälters 2 mit der Vibrationsquelle 15 verbunden ist, die die Förderleitung 4 in der Vertikalen und/oder der Horizontalen zur Vibration bringt. Um eine Übertragung der Schwin-

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gungen auf den Dosierbehälter 2 zu unterbinden, ist zwischen der Förderleitung 4 und dem Dosierbehälter 2 ein Kompensator 16 angeordnet. Schließlich zeigt Pig. 5 eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem die Vibration der staubförmigen Materialien im Unterteil 3 des Dosierbehälters 2 dadurch erzeugt wird, daß in die Staubschüttung im Unterteil 3 ein Vibrationserzeuger 17» wie z. B. ein elektromagnetischer oder mechanischer Rüttler, eingebaut ist.

Claims (11)

240 572 0 Erfindungaanapruch;

1. Verfahren zur Zuführung ataubförmiger Materialien in Reale«· tidnsgefäße, insbesondere von Braunkohlenstaub in das Gestell von Hochöfen zur Roheisenerzeugung, wobei der Zufluß des staubförmigen Materials in einem gegen die Umgebung abgeschlossenen Dosierbehälter als quasi ruhende Schüttung durch Wirkung der Schwerkraft in den Unterteil des Dosierbehälters, das Einblasen einea gasförmigen Mediums als Trägergas in den Unterteil des Dosierbehälters sowie der Eintritt des mit staubförmigem Material hoch beladenen Trägergases in eine oder mehrere Förderleitungen, welche im Unterteil des Dosierbehälters beginnen, erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß das im Unterteil des Dosierbehälters befindliche staubförmige Material in Vibration versetzt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das im Unterteil des Dosierbehälters befindliche staubförmige

• Material in der Vertikalen zur Vibration gebracht wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das im Unterteil des Dosierbehälters befindliche staubförmige Material in der Horizontalen zur Vibration gebracht wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das im Unterteil des Dosierbehälters befindliche staubförmige Material sowohl in der Vertikalen, als auch in der Horizontalen zur Vibration gebracht wird,

5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Amplitude der Vibration 0,1 bis 4 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, und die Irequenz 5 bis 100 Hz, vorzugsweise 30 bis 60 Hz, betragen.

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der . Druck im Dosierbehälter zur Pulsation gebracht wird.

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7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die, Amplitude der Druckpulsation das 0,005- bis 0,05-fache, vorzugsweise das 0,01 bis 0,02-fache, des Druckunter·· schiedes zwischen dem Dosierbehälter und dem Ende der Förderleitung beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Dosierbehälter (2) mit einer der Vibrationsquellen (8-10) gekoppelt ist.

9· Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Unterteil (3) des Dosierbehälters durch einen Kompensator (14) mit dem Oberteil verbunden und der Unterteil (3) mit einer der Vibrationsquellen (.11-13) gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Förderleitung (4) mittels eines Kompensators (16) mit dem Dosierbehälter (2) verbunden und außerhalb des Dosierbehälters mit einer Vibrationsquelle (15) gekoppelt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß im Unterteil (3) des Dosierbehälters (2) eine Vibrationsquelle (17) eingebaut ist.

"Hierzu 3 Seiten Zeichnungen"