DE1136675B

DE1136675B - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung endothermer Prozesse auf dem Sinterband

Info

Publication number: DE1136675B
Application number: DEM48865A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Kurt Meyer; Dipl-Ing Dr Georg V Struve; Walter Stieger
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1961-03-28
Filing date: 1961-03-28
Publication date: 1962-09-20
Also published as: US3203782A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung endothermer Prozesse auf dem Sinterband Auf dem Sinterband werden endotherme Prozesse, wie das Sintern von Erzen oder das Brennen von Kohle, bekanntlich in der Weise durchgeführt, daß das zu behandelnde Gut in einer horizontalen Schicht auf dem Wanderrost aufgebreitet und entweder durch Hindurchsaugen heißer Gase oder durch Verbrennung zugemischten festen Brennstoffes auf die Behandlungstemperatur erhitzt wird. Häufig, aber nicht immer, wird vor die eigentliche Hochtemperaturbehandlungszone eine Trocken- und/oder Vorwärmzone geschaltet. An die eigentliche Hochtemperaturbehandlungszone, im allgemeinen Brennzone genannt, schließt sich häufig eine Kühlzone an. In der Kühlzone wird das fertigbehandelte heiße Gut durch zwangsweises Hindu.rchleiten kalter Gase, und zwar meist in der Richtung von unten nach oben gekühlt. Die dabei erwärmte Kühlluft wird entweder den heißen Gasen, die zur Behandlung des Gutes in der Brennzone dienen, beigemischt oder als Verbrennungsluft den Brennern zugegeben.
Ein solches bekanntes Verfahren ist an Hand der Fig. 1 schematisch und beispielsweise dargestellt.
1 ist das Sinterband, 2, 3 und 4 sind Aufgabevorrichtungen für das zu behandelnde Gut und gegebenenfalls für den Rostbelag. 5, 6 und 7 sind oberhalb des Sinterbandes angeordnete Gashauben. Durch die Leitung 8 werden in die Gashaube 5 der Vorwärmzone Gase mit verhältnismäßig niedriger Temperatur von etwa 200 bis 500° C eingeführt, welche das zu behandelnde Gut durchsetzen und über Leitung 9 und Gebläse 10 abgesaugt werden. Es ist bekannt, für diesen Zweck die erwärmte Kühlluft aus Leitung 11 zu verwenden.
In der Haube 6 werden mit Hilfe der Brenner 12 heiße Verbrennungsgase erzeugt, die ebenfalls durch die Beschickung hindurchgesaugt und vom gleichen Gebläse 10 abgesaugt werden. Die Brenner 12 werden durch gasförmigen oder flüssigen Brennstoff über Leitung 13 beaufschlagt, Verbrennungsluft wird aus einer beliebigen Quelle, gewöhnlich von der vorerwärmten Kühlluft aus der Haube 7, über die Leitungen 11 und 19 geliefert. Gegebenenfalls kann die Temperatur der Verbrennungsgase durch Zumischen von Sekundärluft über Leitung 19 a reguliert werden. In der Kühlzone werden kalte Kühlgase, gewöhnlich Luft, durch das Gebläse 14 über Leitung 16 in der Richtung von unten nach oben durch die Beschickung hindurchgeblasen und oberhalb der Beschickung aus der Haube 7 durch das Gebläse 15 abgesaugt. Die Verwendung von zwei Gebläsen an dieser Stelle ist deshalb unerläßlich, weil das kalt arbeitende Gebläse 14 nicht mit zu großem Druck arbeiten darf, weil sonst die Beschickung vom Sinterband weggeblasen wird oder zum mindestens zu wirbeln beginnt.
Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht auch darin, daß das heiß arbeitende Gebläse 15 bei sehr hohen Temperaturen laufen muß, wenn die Kühlung mit einigermaßen technisch brauchbarer Wärmeökonomie betrieben werden soll, und zwar bei Temperaturen von rund 500° C. Besonders für größere Leistungen können aber Gebläse, die bei so hoher Temperatur arbeiten, nicht mehr mit Sicherheit konstruiert werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Roststäbe unmittelbar nach Beendigung des Brennprozesses, nachdem sie ihre höchste Temperatur erreicht haben, sofort mit sehr kalten Gasen beaufschlagt werden, was zu erheblichen thermischen Spannungen und Versprödungen führt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die die Nachteile dieser bekannten Methoden überwindet. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, sowohl die Abgase der Kühlzone wie auch die der Brenn- und gegebenenfalls Vorheizzone in je zwei Teile zu zerlegen, und zwar in einen Teil mit verhältnismäßig hoch temperierten und einen Teil mit verhältnismäßig niedrig temperierten Abgasen; die verhältnismäßig hoch temperierten Abgase werden vereinigt abgesaugt. Erfindungsgemäß werden die Abgase aus den ersten Saugkästen der Brenn- und gegebenenfalls der Vorwärmzone getrennt abgesaugt. Zweckmäßig wird der Schnitt zwischen den »heißen« und den »kalten« Abgasen der Brennzone ebenso wie der zwischen der »heißen« und der »kalten« verbrauchten Kühlluft so gelegt, daß sich eine Durchschnittstemperatur von etwa 450 bis 600° C für das heiß abgesaugte Gasgemisch ergibt, was in der Praxis einer Durchschnittstemperatur der kalt abgesaugten Gase von etwa 200 bis maximal 300° C entspricht. Vorzugsweise wird die Temperatur des heiß abgesaugten Gasgemisches auf nicht höher als 530° C eingestellt, weil andernfalls der nachstehend näher beschriebene Wärmeaustauscher 17 aus besonders wärmebeständigem Material hergestellt werden muß. Die heißen Abgase aus der Brennzone werden - wie erwähnt - gemeinsam mit einem Teil der anfallenden Kühlluft abgesaugt. Erfindungsgemäß wird dabei die Kühlluft nicht, wie bisher üblich, in der Richtung von unten nach oben, sondern in der Richtung von oben nach unten durch die Beschickung hindurchgesaugt. Die in den ersten Windkästen anfallende Kühlluft fällt auch in der Kühlzone mit einer Temperatur von etwa 600 bis 450° C, vorzugsweise 530 bis 450° C, an. Die heiße Abluft, gemischt mit den heißen Abgasen, gibt ihre Wärme, gegebenenfalls nach einer Entstaubung in einer Gasentstaubungsanlage, in einem Wärmeaustauscher an ein anderes Medium, gewöhnlich atmosphärische Luft ab, die dann in bekannter Weise als Verbrennungsluft für die Brenner oder als Sekundärluft in der Brennerhaube verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend an Hand der Fig. 2 schematisch und beispielsweise noch näher erläutert.
1 ist wieder das Sinterband, 2, 3 und 4 sind die Aufgabevorrichtungen, 5/6 ist die Gashaube für die Brenn- und gegebenenfalls Vorwärmzone, die entweder nicht unterteilt oder auch durch eine Querwand in eine eigene Vorwärmzone und in die eigentliche Brennzone unterteilt sein kann. Die Abgase aus den ersten Saugkästen der Vorwärm- und Brennzone werden in bekannter Weise über die Leitungen 9 und das Abgasgebläse 10 abgesaugt. Die in den letzten Saugkästen der Brennzone anfallenden heißen Gase gehen zusammen mit der in den ersten Saugkästen der Kühlzone 7 anfallenden erwärmten Kühlluft in den Wärmeaustauscher 17, wo sie ihre Wärme an Luft abgeben, die vom Gebläse 14 angesaugt wird. Zweckmäßig werden die vereinigten Gasströme aus den Abgaswindkästen und den Kühlzonenwindkästen vor der Einführung in den Wärmeaustauscher 17 in einem Heißentstaubungsapparat, beispielsweise einem Heißzyklon 18, entstaubt. Die in den letzten Windkästen der Kühlzone anfallende verhältnismäßig kalte Kühlluft wird über Leitung 9 a gemeinsam mit den verhältnismäßig kalten Abgasen der ersten Windkästen der Brenn- und Vorwärmzone sowie den im Wärmeaustauscher 17 abgekühlten und über Leitung 9 b abgeführten ursprünglich heißen Abgasen vom Gebläse 10 abgesaugt. Prinzipiell ist es möglich, das Gemisch aus heißen Abgasen aus der Brennzone und erhitzter Kühlluft im Wärmeaustauscher 17 beliebig tief abzukühlen. Zweckmäßig wird man jedoch die Abkühlung nur so weit treiben, daß die Gase nicht unter ihren Taupunkt abgekühlt werden, um Korrosionen zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise ermöglicht es daher, auf das mit hoher Temperatur arbeitende Gebläse 15 überhaupt zu verzichten und bloß mit den zwei Gebläsen 10 und 14 auszukommen. Außerdem kann erfindungsgemäß die nach der bisherigen Arbeitsweise unbedingt notwendig gewesene Gashaube 7 in Fortfall kommen. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Arbeitsweise eine erhebliche Durchsatzsteigerung, da nunmehr der Kühlgeschwindigkeit nicht mehr durch eine maximal zulässige Luftgeschwindigkeit eine Grenze gesetzt ist. Im praktischen Betrieb haben sich Leistungssteigerungen von 2 t/m° innerhalb 24 Stunden und darüber erzielen lassen. Ist, z. B. wenn besonders lange Brennzeiten erforderlich sind, eine Überhitzung der Roststäbe am Ende der Brennzone und in der Kühlzone zu befürchten, dann kann dies durch Anwendung an sich bekannter gekühlter Rostwagen vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise besteht darin, daß nunmehr sowohl derWärmeinhalt der in den heißen Windkästen anfallenden Abgase wie auch der der anfallenden Kühlluft in Form völlig reiner staubfreier Luft zur Verfügung steht, die ohne Schwierigkeiten in den Brennern verwendet werden kann. Da das Gebläse 14 bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise auf jede beliebige Pressung, beispielsweise 800 mm WS, ausgelegt werden kann, genügt der Druck der den Wärmeaustauscher 17 verlassenden erwärmten Luft, um direkt den Öl- oder Gasbrennern 12 zugeleitet werden zu können. Außerdem bereitet die Verwertung des Wärmeinhaltes der heißen Abgase aus der Brennzone in der Brennhaube nunmehr keine Schwierigkeiten, während bei der bisher üblichen Arbeitsweise dieser Wärmeinhalt in Anbetracht des Staubgehaltes dieser Gase meist verlorengegeben werden mußte. Da für die erforderliche Kühlluft für die Vorwärmhaube 5 und die Sekundärluft für die Brennhaube 6 kein so hoher Druck erforderlich ist wie für die Primärluft der Brenner 12, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, den Trakt - (Gebläse 14) - (Leitung 20) - (Wärmeaustauscher 17) - (Leitung 21) - (Leitungen 19,19 a und 8) - in zwei Paralleltrakte zu zerlegen, von denen der eine von einem mit niedriger Pressung arbeitenden Kaltluftgebläse beaufschlagt wird und die Leitungen 8 und 19 a bedient, während der von einem mit höherer Pressung arbeitenden Kaltluftgebläse beaufschlagte andere Teil die Primärluft für die Brenner 12 liefert.
Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist selbstverständlich nicht auf reine Gas- bzw. Ölheizung beschränkt, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, sondern ist ebensgut auch für das klassische Sintern mit zugemischten festen Brennstoffen oder auch für die sogenannte Mischgasfeuerung anwendbar, bei der ein Teil des Wärmeinhaltes durch zugemischte feste Brennstoffe, ein Teil durch heiße Gase eingebracht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Durchführung endothermer Prozesse auf einem Wanderrost unter Kühlung des fertigbehandelten heißen Gutes durch Hindurchsaugen kalter Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft durch das zu kühlende Gut in Richtung von oben nach unten hindurchgesaugt wird, die in den ersten Saugkästen der Brenn- und gegebenenfalls Vorheizzone anfallenden Abgase gemeinsam mit den in den letzten Saugkästen der Kühlzone anfallenden verbrauchten Kühlluft von einem Gebläse abgesaugt werden, während die in den letzten Saugkästen der Brennzone anfallenden heißen Abgase und die in den ersten Saugkästen der Kühlzone anfallende erwärmte Kühlluft einem Wärmeaustauscher zugeleitet und aus diesem vom gleichen Gebläse abgesaugt werden wie die restliche Kühlluft, wobei die heißen Abgase und die heiße Kühlluft ihren Wärmeinhalt an von einem Kaltluftgebläse in den Wärmeaustauscher gedrückte kalte Luft abgeben, die anschließend ohne Zwischenschaltung eines weiteren Gebläses direkt den Brennern als Primärluft und/oder der Brenn- und gegebenenfalls Trockenhaube als Sekundärluft zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt zwischen den niedrig- und hochtemperierten Abgasen aus der Brennzone sowie zwischen der hoch- und niedrigtemperierten verbrauchten Kühlluft so gelegt wird, daß das Gemisch der beiden heißen Gasströme eine Durchschnittstemperatur von etwa 450 bis 600° C, vorzugsweise nicht über 530° C, hat.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der heißen Verbrennungsgase und der heißen Kühlluft im Wärmeaustauscher bis knapp oberhalb des Taupunktes abgekühlt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem Sinterband mit Aufgabevorrichtungen und Abwurfvorrichtung, Absaugevorrichtungen für die Abgase aus der Brenn- und gegebenenfalls Vorheizzone sowie Mittel zur zwangsweisen Hindurchführung von Kühlluft durch das heiße behandelte Gut in der Schlußzone des Sinterbandes, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gasweg der Abgase aus den letzten Saugkästen der Brennzone und der verbrauchten Kühlluft aus den ersten Saugkästen der Kühlzone ein Wärmeaustauscher (17) geschaltet ist, der auf der kalten Seite eine Anschlußleitung für Kühlluft besitzt, die mit einem Kaltluftgebläse (14) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gasweg der heißen Abgase und der heißen Kühlluft vor dem Wärmeaustauscher (17) eine Heißentstaubungsvorrichtung (18) eingeschaltet ist.