DE102016116645A1

DE102016116645A1 - Sinterkühler

Info

Publication number: DE102016116645A1
Application number: DE102016116645.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Steinmetz; Andreas Meier-Hedde; Stefan Stuetzer
Original assignee: Outotec Finland Oy
Current assignee: Outotec Finland Oy
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Sinterkühler (10) umfassend einen sich bewegenden Rost (22) zur Förderung von Sintergut. Weiterhin zeigt der Sinterkühler (10) einen Trichter (21), welcher relativ zu dem Rost (22) so angeordnet ist, dass er Umgebungskühlgas durch den Rost (22) und eine statische Haube (24) zum Abzug des Kühlgases aus dem Rost (22) einführt. Ein Vorhang (31) ist so an der Haube (24) montiert, dass er wenigstens teilweise in den Spalt zwischen Haube (24) und dem Rost (22) hängt, um so Staubbildung außerhalb des Sinterkühlers (10) zu vermeiden. Der Rost (22) hat eine Kontaktoberfläche (32) und Dichtelemente (33) sind so an dem Vorhang (31) befestigt, dass sie unter Betriebsbedingungen in Kontakt mit einer Kontaktoberfläche (32) sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sinterkühler, welcher einen Wanderrost zum Transport des Sinterguts, eine Kammer, die relativ zu dem Rost so angeordnet ist, dass Kühlgas durch den Rost und eine statische Haube zum Abziehen des Kühlgases aus dem Rost zugeführt werden kann, und einen Vorhang aufweist, welcher so montiert ist, dass er von der Haube wenigstens teilweise in den Zwischenraum zwischen Haube und Rost hängt, um Staubbildung außerhalb des Sinterkühlers zu verhindern. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren, welches einen solchen Sinterkühler nutzt.
Das Produkt aus dem Sinterprozess, das sogenannte Sintergut, kann in einem nachfolgenden Prozess genutzt werden. Sinteranlagen sind in der Lage, verschiedene Rohmaterialien zu verarbeiten, wie etwa Eisenerz, Nickelerz, Manganerz, etc., zu verarbeiten. In der Stahlproduktion wird zum Beispiel das Sintergut aus Eisenerz und anderen Partikeln produziert und danach in einem Hochofen verwendet. Heißes, festes Material, besonders aus den Sintermaschinen, muss gekühlt werden, bevor es transportiert und weiterverarbeitet wird. Nach dem Sinterprozess wird das Sintergut, welches zu Beginn eine hohe Temperatur von im Mittel 600 bis 800 °C hat, auf eine moderate Temperatur von beispielsweise 100 °C in einem Sinterkühler heruntergekühlt.
Die Kühlung wird oft aus Platz- und Kostenbeschränkungen in kreisförmigen Kühlern durchgeführt. Dabei wird ein Rost durch einen ringförmigen Rahmen mit permeablen Bodenplatten geformt und über Rollen, welche über zwei Schienen laufen, bewegt. Unterhalb des Rahmens ist wenigstens eine Trichterkühlung genannte Kammer angeordnet, welche das aus der Umgebung stammende Kühlgas zuführt und durch den Rost und das Sintergut auf dem Rost zwingt. Es ist auch möglich, aus der Umgebung stammendes Kühlgas durch das Sinterbett in eine oberhalb arrangierte Sammelhaube zu saugen.
Eine Reihe von Anmeldungen beziehen sich auf das Problem, wie der Spalt zwischen dem rotierenden ringförmigen Rost und den Kühltrichter abgedichtet wird, um so einen Verlust von Kühlgas zu vermeiden.
Allerdings wird nach Passieren des Sinterguts auf dem ringförmigen Rost das resultierende aufgewärmte Kühlgas durch eine Haube gemäß der oben beschriebenen Anordnung abgezogen. Das abgezogene, aufgewärmte Kühlgas wird weiter zu einem Abwärmerückgewinnungssystem geführt. Solch ein Abwärmerückgewinnungssystem an einem Sinterkühler ist eine übliche Maßnahme, um den Energieverbrauch zu reduzieren und die Gesamteffizienz einer Sinteranlage zu verbessern.
Um die Bildung von Staub außerhalb des Sinterkühlers zu vermeiden, ist dieser typischerweise mit einem Vorhang bedeckt, so dass die Staubentweichung aus dem Kühler reduziert oder verhindert wird. Manchmal ist der Spalt zwischen den rotierenden Teilen und der statischen Haube auf ein Minimum von 20 mm reduziert, um so Falschluft bzw. Leckagen durch die Konstruktion zu reduzieren.
Es wäre jedoch auch sinnvoll, den aufgewärmten Kühlgasstrom von der Umgebung abzudichten, weil das aufgewärmte Kühlgas sich mit Gas mit Umgebungstemperatur mischt, so dass ein typischer durch die Haube strömender Gasstrom bis zum 10 Vol.-% Umgebungsgas enthält, welches durch den Spalt zwischen Sinterkühler und Haube gesaugt wird. Zudem ist in manchen Fällen durch die Haube ein negativer Druck von bis zu 30 mbar angelegt, was selbstverständlich zu einer weiteren Ansaugung von Umgebungsgas führt.
Das Mischen mit Umgebungsgas führt zu dem Nachteil, dass die Gesamttemperatur des aufgewärmten Kühlgases, welches durch die Haube gesaugt wird, reduziert ist, was die Effizienz der Abwärmerückgewinnung tangiert. Es ist daher Gegenstand der Erfindung, die Energieeffizienz einer Sinteranlage, besonders des Sinterkühlers und der zugehörigen Abwärmerückgewinnung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Sinterkühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein solcher Sinterkühler weist einen Rost zum Transport des Sintergutes auf, welcher alle Eigenschaften des oben diskutierten allgemeinen Designs eines Sinterkühlers zeigt. Weiterhin weist der Sinterkühler einen Kühltrichter auf, welcher Umgebungskühlgas zu dem Rost und dem Sintergut auf dem Rost führt. In einem bevorzugten Design ist er so angeordnet, dass er Sintergut, welches von dem Rost fällt, aufnehmen kann.
Eine Haubenkonstruktion ist derart vorgesehen, dass das erwärmte Umgebungskühlgas gesammelt und für eine Abwärmerückgewinnung bereitgestellt wird, wie z. B. für einen Dampfkessel zur Produktion von Dampf und/oder heißem Wasser. Zur Reduktion oder vollständigen Vermeidung von Staubbildung außerhalb des Sinterkühlers ist der Spalt zwischen Haube und rotierenden Teilen mit einem Vorhang bedeckt, welcher derart an der Haube montiert ist, dass er in den Spalt herunterhängt und bevorzugt an den Seiten der Haube befestigt ist.
Die grundlegende Idee der Erfindung ist, dass der Rost eine Kontaktoberfläche an wenigstens einzelnen Segmenten seines Umfangs aufzeigt und dass Dichtelemente an dem Vorhang derart angebracht sind, dass sie unter Betriebsbedingungen auf dieser Kontaktoberfläche aufliegen. Aufgrund ihres Gewichtes beschweren sie den Vorhang und gleiten über die Kontaktoberfläche. Dadurch können Leckagen, durch die kaltes Umgebungsgas durch die Haube gesaugt wird, signifikant reduziert werden. Das Prinzip dieser Abdichtung kann als "Fallstab"-Dichtung der schleifenden Kontakte zwischen zwei festen Teilen verstanden werden.
Durch die Verbesserung der Abdichtungseffizienz kann die Leistung der Abwärmerückgewinnung durch die höheren Temperaturen des aufgewärmten Kühlgases erhöht werden. Es wird erwartet, dass mit der Verwendung von Dichtelementen weniger als 5 % des Gases in der Haube durch Leckagen in der Abdichtung eindringen. Als ein weiterer Vorteil der Erfindung wird die Abdichtung die Menge des austretenden Staubes ebenfalls reduzieren, da der Spalt zwischen Vorhang und Sinterkühler signifikant reduziert ist.
Bevorzugt ist der Rost ein ringförmiger Wanderrost zur Reduzierung des Platzverbrauches. Im Zusammenhang damit hat der Trichter und/oder die Haube auch ein ringförmiges Design. Typischerweise ist die Haube statisch.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Dichtelemente aus Kohlenstoff enthaltendem Material, bevorzugt Holz, beschichtete Baumwolle wie z. B. Laminex® oder Graphit gefertigt. All diese Materialien sind relativ günstig, einfach verfügbar und werden auch in anderen Teilen der Sinterungsanlage verwendet. Jedes von diesen Materialien hat einen Abdichteffekt bei Auflage auf der Kontaktoberfläche.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Abdichtelemente aus einem Mehrschichtenmaterial, welches eine erste Schicht aus Metall oder Polytetrafluorethylen (PTFE) und eine zweite Schicht aus Fasern oder Stoff umfasst. Dieses Mehrschichtenmaterial ist auch zum Beispiel aus Dehnfugen bekannt. Die erste Schicht aus Metall oder PTFE ist gasdicht, während die Fasern oder der Stoff verantwortlich für eine hohe Temperaturstabilität und die mechanischen Eigenschaften des Mehrschichtenmaterials sind. Bevorzugt ist die erste Schicht zwischen zwei zweiten Schichten angeordnet. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Fasern oder der Stoff aus feuerfesten und gasdichten Materialien gefertigt sind. Weiterhin ist es bevorzugt, dass eine zusätzliche Schicht aus mineralischem oder feuerfestem Material auf der Oberfläche der ersten oder der zweiten Schicht vorgesehen sind, um die erste Schicht zusätzlich zu schützen.
Für einen ringförmigen Rost ist die Breite der Kontaktoberfläche und/oder der Dichtelemente zwischen 0,01 und 1 % des Kühlerrostdurchmessers, welcher als Durchmesser der konzentrischen Mittellinie um den Trichter definiert ist, um eine komplette Abdichtung, aber nicht zu viel Verbrauch von Platz sicherzustellen.
Bevorzugt liegt die Länge der Abdichtelemente/Segmente zwischen 1 und 6 m, bevorzugt zwischen 2 und 4 m, weil diese Länge eine einfache Handhabung der einzelnen Abdichtelemente erlaubt. Dies ist besonders wichtig für die Ersetzung von Abdichtelementen. So ist die runde Form des ringförmigen Rostes von Abdichtelementen umgeben, aber die Abdichtelemente sind auch flexibel hinsichtlich Höhenänderungen während des Rotierens des ringförmigen Rostes.
Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass die Dichtelemente miteinander verbunden sind, um so Spalten zwischen den Dichtelementen zu verhindern, welche logischerweise ihren Abdichteffekt reduzieren würden.
Bevorzugt können die Abdichtelemente über Magneten verbunden werden. Diese Magnete können abnehmbar an jedem Dichtelement befestigt werden, so dass sie nach dem Ersetzen des Dichtelements wiederverwendet werden können.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Dichtelemente formschlüssig zueinander sind, welches den Vorteil hat, dass keine Verbindungsvorrichtung bei dem Ersetzen der Dichtelemente ausgetauscht werden muss.
Für ein einfacheres Austauschen sind die Abdichtelemente auch austauschbar an dem Vorhang, z. B. über eine Schraubenverbindung, befestigt.
Zudem ist es bevorzugt, dass das Gewicht jedes einzelnen Abdichtelementes wenigstens doppelt so hoch wie das Gewicht desjenigen Vorhangstückes ist, an dem es befestigt ist. Dadurch kann garantiert werden, dass der Vorhang herunterhängt und das Abdichtelement auf einer Kontaktoberfläche aufliegt. Das Gewicht kann durch den Zusatz einer flachen Stahlplatte auf der Oberkante der Dichtung erhöht werden.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf ein Verfahren für Sinterkühler mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Dabei wird Sintergut auf einem Rost platziert, durch den Kühlgas, bevorzugt Umgebungsluft, besonders bevorzugt Umgebungsluft mit einer Temperatur zwischen –20 und +50 °C, aus einem Trichter geführt wird. Das resultierende erwärmte Kühlgas wird durch eine Haube abgezogen, an welcher ein Vorhang derart montiert ist, dass er wenigstens teilweise in einen Spalt zwischen der Haube und dem Rost hängt und so Staubbildung außerhalb des Sinterkühlers vermieden wird.
Dichtelemente sind an dem Vorhang in der Art befestigt, dass sie in Kontakt mit einer Kontaktoberfläche auf dem Rost stehen. Dadurch kann eine Dichtung zwischen dem Rost und der Haube während des Betriebes erreicht werden.
Typischerweise wird das gewärmte Kühlgas von der Haube zu einem Wärmerückgewinnungssystem geschleust, um die Energieeffizienz des Prozesses zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Prozesses hat das erwärmte Kühlgas eine Temperatur von wenigstens 300 °C, bevorzugt 420 bis 480 °C.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung finden sich auch in der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen und der exemplarischen Ausgestaltung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
In den Figuren:
1 zeigt einen ringförmigen Sinterkühler gemäß der Erfindung,
2 zeigt einen ringförmigen Sinterkühler gemäß der Erfindung und
3 zeigt die Dichtelemente gemäß der Erfindung.
Bezugnehmend auf 1 ist ein ringförmiger Kühler 10 gezeigt. Dieser ringförmige Kühler 10 enthält innere und äußere ringförmige Schienen 11 bzw. 12, welche eine Vielzahl von Rostkonstruktionen 13 tragen. Erwärmte Pellets gelangen über den Einlassbereich 14 in den ringförmigen Kühler 10. Die Pellets fallen auf die geschlitzte Rostkonstruktion 13, welche über die inneren und äußeren Schienen 11, 12 im Uhrzeigersinn durch den ringförmigen Kühler 10 läuft. Während der Fahrt der Rostkonstruktion 13 wird Kühlluft durch die Roste 13 zur Kühlung der Pellets gezwungen.
Bei der Verwendung in der Produktion von Eisenerzpellets als Rohmaterial zur Stahlherstellung fördert, transportiert und kühlt der ringförmige Kühler 10 Bälle von Eisenerz, welche zuvor mit verschiedensten Elementen gemischt und auf eine hohe Temperatur geheizt worden sind.
Wie in 2 gezeigt wird, strömt Kühlgas aus einem Trichter 21 durch einen ringförmigen Rost 22 und das auf diesem Rost aufgebrachte Sintermaterial 23 zur Kühlung. Von dort fließt das Gas durch eine Haube 24. Der Gasstrom kann durch Einblasen des Kühlgases aus dem Trichter 21 oder durch Absaugen des Gases durch die Haube 24 erzeugt werden. Auch Kombinationen von beidem sind möglich. Aus der Haube 24 wird das erwärmte Kühlgas weiter zu einem Abwärmerückgewinnungssystem 25 geleitet.
3 zeigt die Idee der Erfindung detaillierter. Wie im Detail 30 des Sinterkühlers 10 gezeigt, ist ein Vorhang 31 an der Haube 24 montiert, wobei die Befestigung bevorzugt so ist, dass er entfernt werden kann. Auf der gegenüberliegenden Seite des Vorhang 31 ist ein Dichtelement (Faltstange) 23 angebracht, so dass es auf einer Kontaktoberfläche 32 des Rostes 22 aufliegt.
Bezugszeichenliste

21: Trichter
22: Rost
23: Sintermaterial
24: Haube
25: Abwärmerückgewinnung
30: Detail
31: Vorhang
32: Kontaktoberfläche
33: Dichtelement

Claims

Ein Sinterkühler (10) umfassend einen beweglichen Rost (22) zur Förderung von Sintergut, einen Trichter (21) derart relativ zu dem Rost (22) angeordnet, dass er Umgebungskühlgas durch den Rost fördert und eine statische Haube (24) zum Abziehen des Kühlgases aus dem Rost (22) mit einem Vorhang (31), welcher derart an der Haube montiert ist, dass er wenigstens teilweise in einen Spalt zwischen der Haube (24) und dem Rost (22) hängt, um Staubbildung außerhalb des Sinterkühlers (10) zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost (22) eine Kontaktoberfläche (32) hat und dass Dichtelemente (33) derart an dem Vorhang (31) angebracht sind, dass sie unter Betriebsbedingungen in Kontakt mit einer Kontaktoberfläche (32) sind.
Ein Sinterkühler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Rost (22) ein ringförmiger beweglicher Rost ist.
Ein Sinterkühler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (33) aus Holz, beschichteter Baumwolle oder Graphit sind.
Ein Sinterkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhang (31) aus einem feuerfesten und gasdichten Material gefertigt ist.
Ein Sinterkühler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhang (31) aus einem Mehrschichtenmaterial, umfassend eine erste Schicht hergestellt aus Metall oder Polytetrafluorethylen und eine zweite Schicht hergestellt aus Fasern oder Stoff, besteht.
Ein Sinterkühler gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Kontaktoberfläche (32) und/oder der Dichtelemente (33) zwischen 0,01 und 1 % des mittleren Durchmessers des Rostes (22) ist.
Ein Sinterkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Dichtelemente (33) zwischen 1 und 6 m beträgt.
Ein Sinterkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (33) miteinander verbunden sind.
Ein Sinterkühler gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (33) miteinander über Magnete verbunden sind.
Ein Sinterkühler gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (33) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Ein Sinterkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (33) austauschbar miteinander verbunden sind.
Ein Sinterkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht von jedem Dichtelement (33) wenigstens doppelt so hoch wie das Gewicht des Teils des Vorhangs ist, an das es befestigt ist.
Ein Verfahren zum Kühlen von Sintergut, wobei das Sintergut auf dem beweglichen Rost aufgebracht ist, wobei Umgebungskühlgas aus einem Trichter zu dem Rost und dem Sintergut zugeführt wird und wobei das aufgewärmte Kühlgas von dem Rost über eine Haube mit einem daran montierten Vorhang abgezogen wird, wobei der Vorhang derart an der Haube befestigt ist, dass er wenigstens teilweise in einen Spalt zwischen der Haube und dem Rost hängt, um Staubformation außerhalb des Sinterkühlers zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtelemente an dem Vorhang befestigt sind, welche in Kontakt mit einer Kontaktoberfläche auf dem Rost sind.
Ein Verfahren zum Kühlen von Sintergut gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Kühlgas eine Temperatur von wenigstens 300 °C aufweist und von der Haube zu einem Abwärmerückgewinnungssystem gebracht wird.