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Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung endothermer Prozesse auf
Wanderrosten Es ist bekannt, den Wärmebedarf endothermer Prozesse, die auf Wanderrosten
durchgeführt werden, entweder durch Verbrennung zugemischten festen Brennstoffes
unter zwangsweiser Hindurchführung der Verbrennungsluft zu decken oder auch ganz
oder teilweise durch zwangsweise Hindurchführung heißer Verbrennungsgase. Die Deckung
des Wärmebedarfs ausschließlich durch zwangsweise Hindurchführung von heißen Verbrennungsgasen
wird heute in großem Umfange für das Hartbrennen von Pellets aus oxydischen Eisenerzen
angewendet. Auf diese Weise gebrannte Pellets aus oxydischen Eisenerzen haben eine
wesentlich bessere mechanische Festigkeit als solche Pellets, die durch Verbrennung
von zugemischtem Brennstoff gehärtet worden sind. Nach dem heutigen Stand der Technik
liegt der Wärmeverbrauch für dieses Hartbrennen von Pellets noch relativ hoch. Er
beträgt z. B. für das Hartbtrennen von Pellets aus oxydischen Eisenerzen rund
300 bis 330 keal/kg fertiggebrannter Pellets.
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Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Wärmeökonomie dieses
Prozesses durch Ausschaltung eines bisher als unvermeidlich angesehenen Wärmeverlustes
zu verbessern. Der größte Teil des bisher notwendigen Wärmeaufwandes wird nämlich
durch den Wärmeverlust bedingt, der als fühlbare Wärme der Abgase verlorengeht.
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Aus verfahrenstechnischen Gründen ist man nämlich gezwungen, die eigentlichen
Verbrennungsgase durch einen hohen Luftüberschuß - A -- 7 - zu verdünnen.
Dies ist einerseits notwendig, um die für das Pelletsbrennen technologisch zulässige
Maximaltemperatur nicht zu überschreiten, andererseits um genügende Mengen an Strömungsmedien
als Voraussetzung für einen guten Wärmeübergang zu bieten. Die aus diesen Gründen
erforderliche Luftmenge liegt C
mit etwa 3 Nm3/kg Pellets sehr hoch
und hat daher auch einen erheblichen Abgasverlust zur Folge, denn diese Luftmenge
wird dem Brennprozeß mit Umgebungstemperatur zugeführt und verläßt ihn mit Abgastemperatur
von etwa 250 bis 300'C.
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Um die fertiggebrannten Pellets einem Gummitransportband aufgeben
zu können, ist es notwendio, und daher im allgemeinen üblich, sie vor dem Abwurf
durch zwangsweise Hindurchführung von Kühlluft auf eine Temperatur von etwa
130'C abzukühlen. Um die Wärmeökonomie des Verfahrens zu verbessern, ist
es bekannt, einen Teil der anfallenden Kühlluft als Verbrennungsluft in den für
die Erzeugung der C c> -
heißen Gase dienenden Brennern zu verwenden.
Diese Maßnahme hat allerdings den Nachteil, daß das Eisenoxyd der staubhaltigen
erwärmten Kühlluft die feuerfesten Materialien der Brennkammern schädigt.
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Andererseits ist es bekannt, die Brennzone in mindestens zwei Teilzonen
zu unterteilen, die relativ kalten Abgase der ersten Teilzone zu verwerfen und die
relativ heißen Abgase des Schlußteiles der Brennzone im Kreislauf in die Brennzone
zurückzuführen oder sie ganz oder teilweise für die Vortrocknung der feuchten Pellets
zu verwenden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser bekannten
Verfahren, die die Wärme-
ökonomie verbessert und es gestattet, die Brenner
staubfrei zu fahren und damit jede Schädigung des feuerfesten Materials der Brennkammer
durch Eisenoxyd auszuschalten.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, den im Schlußteil der
Brennzone anfallenden relativ heißen Abgasstrom als Kühlgas in einer Vorkühlzone
zu verwenden. Von den 3 Nm3/kg Pellets insgesamt in den Brennzonen anfallenden
Abgasen können auf diese Weise 2,68 Nin/kg mit einer Temperatur von 450'C
in der Zwischenkühlzone auf 670'C weitererwärmt werden, wobei die Temperatur
der Pellets in der Zwischenkühlzone von etwa 1250'C Brenntemperatur auf
500'C gesenkt wird. Das so weiter aufgeheizte Abgas der Brennzone kann dann
zur Einstellung der Gastemperatur in der Brennzone verwendet werden. Damit ist es
möglich, die Brenner mit sehr geringem Luftüberschuß zu fahren, wie er lediglich
im Interesse völliger Verbrennung notwendig ist, während die Temperatureinstellung
nicht durch Regulierung des Luftüberschusses der Brenner, sondern durch Regelung
der Menge und Temperatur des zugemischten, im Kreislauf gefahrenen Abgases der Brennzone
gesteuert wird.
Vorzugsweise wird dieses heiße Kreislaufgas den
Verbrennungsgasen erst hinter den Brennern zugesetzt. Diese Maßnahme ermöglicht
es, die Brenner ausschließlich mit Brennstoff und Frischluft zu beaufschlagen und
damit allen Staub, insbesondere eisenoxydhaltigen Staub von ihnen fernzuhalten.
Die auf eine Temperatur von etwa 500'C vorgekühlten Pellets werden anschließend
in einer Schlußkühlzone mit Frischluft fertiggekühlt. Da die Pellets in der Schlußkühlzone
schon vorgekühlt ankommen, ist es möglich, die Schlußkühlzone mit kleineren Luftmengen
zu beaufschlagen, als dies bisher möglich war, nämlich mit 1,2 Nm3/kg Pellets gegenüber
2,4 Nm3/kg Pellets, wenn in beiden Fällen die Pellets auf eine Temperatur von
130'C gekühlt werden. Diese beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Menge
an erwärmter Kühlluft ist, wie gefunden wurde, für die Trocknung der feuchten Pellets
vor der Brennzone ausreichend. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend an
Hand eines Ausführungsbeispieles und der Abbildung näher erläutert. Ausführungsbeispiel
Ein Eisenerz der Zusammensetzung 96 0/, Fe,O" 4 0/, Si0, wird in bekannter
Weise zu Pellets mit einem Durchmesser von 10 bis 15 mm und einem
Feuchtigkeitsgehalt von 10 0/, verformt. 120 t/h dieser Pellets werden einer
Brennmaschine mit den Abmessungen 2,5 - 80 m in einer Schichthöhe von 43
cm aufgegeben. Die Pellets werden in der Trockenzone a getrocknet und dabei auf
eine Temperatur von etwa 100'C
erwärmt. Durch die Trockenzone a werden über
das Gebläse 10,9 Nm3 Luft je Kilogramm Pellets mit einer Temperatur von
350'C zwangsweise hindurchgeführt. Aus dem Vorderabschnitt b der Brennzone
werden 0,32 Nm' Abgase je Kilogramm Pellets mit einer Temperatur von
250'C über das Gebläse 2 abgesaugt und über Dach gefahren. Aus dem Schlußteil
c werden über das Gebläse 3 2,68 Nm3 Abgas je Kilogramm Pellets mit
einer Temperatur von 450'C abgezogen und in die Zwischenkühlzone d zurückgeführt.
Die in der Haube 7 mit einer Temperatur von 670'C anfallenden Gase
werden über Leitung 9 in die Haube 6
der Brennzone zurückgeführt. Die
in der Zone d
auf eine Temperatur von 500'C vorgekühlten Pellets werden
in der Schlußkühlzone e mit 1,2 Nm3 Kühlluft je Kilogramm Pellets von Umgebungstemperatur
auf eine Abwurftemperatur von 150'C fertiggekühlt. Von der in der Haube
8 anfallenden verbrauchten Kühlluft werden 0,9 Nm3/kg mit
350'C über Leitung 10 in die Trockenzone a geführt, während
0,3 Nm-3/kg als der kältere Rest verlorengegeben und über Leitung
11 abgeblasen werden. Die Brenner 12 werden mit insgesamt 250 kg Heizöl
je Tonne Pellets mit einem Heizwert von 9650 kcal/kg und
0,3 Nm3 Frischluft je
Kilogramm Pellets beaufschlagt. Die Temperatur
der in den Brennern 12 erzeugten, mit einer Temperatur von etwa 1800'C anfallenden
Verbrennungsgase werden durch das über Leitung 9 zugesetzte Kreislaufgas
in der zweiten Hälfte der Brennzone auf 1250'C
heruntergesetzt.