DE1961789B2 - Verfahren zum betreiben eines schachtofens zum sintern, insbesondere von dolomit und schachtofen zur ausfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines öl- oder gasbeheizten Schachtofens für das Sintern, insbesondere von Dolomit und Magnesit, bei dem das Gut durch am unteren Ende des oberen Brennzonenteils eingeführte, im Schacht aufwärts strömende Gase vorbehandelt und in einen tiefer liegenden unteren Brennzonentei! durch im Schacht abwärts strömende Gase fertigbehaiidelt wird, und wobei die im unteren Brennzonenteil abwärts strömenden Gase und in der Kühlzone aufwärts strömende Kühlluft aus dem Ofen abgezogen und an höher gelegenen Stellen wieder in den Ofen eingeführt werden.

Zum Brennen von Kalk werden bereits in zunehmendem Maße nach dem Gleichstromverfahren arbeitende Schachtofen verwendet, bei denen in einer unteren Schachtzone sowohl die Brenngase nach unten, bzw. im Gleichstrom mit dem im Schacht abwärts wandernden Gut nach unten strömen. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil in einer Gleichstromzone mit zunehmendem Entsäuerungsgrad die Temperaturen fallen und bei restlichem Garbrand die niedrigste Temperatur vorhanden ist, die 115O⁰C nicht überschreiten darf. Zum Sintern, also einem Vorgang, bei dem dem Weichbrennen gegenüber der Temperaturverlauf gerade gegensätzlich ist, ist dieses Verfah.en jedoch bisher nicht angewendet worden, obwohl es überraschenderweise auch hier erhebliche Vorteile hat.

Das Sintern wird bei den für das zu sinternde Gut jeweils höchstmöglichen Temperaturen vorgenommen und der Sinterprozeß ist um so vollkommener je mehr man sich der Erweichungstemperatur des zu sinternden Materials annähert. So wendet man beim Sintern von Dolomit, je nach der Reinheit des Sintergutes, Temperaturen bis etwa 2000 C an, während bei anderen zu sinterndem Gut, wie z. B. Erzen wesentlich niedrigere Temperaturen erforderlich sind. Bei dem bisher nach wie vor zum Sintern verwendeten Gcgenstromverfahrcn mit entgegen der Wanderrichtung des Guts auiwärts strömenden Heizgasen werden diese Gase mit ihrer höchsten Temperatur am unteren Ende der Brennzone in den Schacht cinueführt. Es ist nun

praktisch nicht möglich, die eintretenden Heizgase sofort so gleichmäßig zu verteilen, daß der ganze Querschnitt unmittelbar nach Heizgas-Eintritt gleichmäßig durchströmt wird, so daß überall die gleichen Temperaturen herrschen. Da es sich um sehr hohe Temperaturen handelt, kann man im allgemeinen die Heizgase nicht vorher in Brennkammern verbrennen und sie dann mit gleichmäßiger Temperatur in den Ofen einführen, weil geeignete Ausmauerungsmaterialien für solche Temperaturen nicht vorhanden sind. Man ist darauf angewiesen, den Brennstoff so in den Ofen einzuführen, daß innerhalb des zu sinternden Materials eine Nachverbrennung stattfindet. Es ist nun selbstverständlich, daß dieser Brennstoff nicht sofort in gleicher Menge über den ganzen Ofenquerschnitt vorhanden sein und auch nicht überall mit gleichem Luftverhältnis verbrennen kann. Es bestehen daher Zonen erhöhter Temperaturen, die über der beabsichtigten Sintertemperatur liegen und zu Zusamr.ienbackungen bzw. Schmelzungen führen. Diese wiederum führen zu Unregelmäßigkeiten im Luft-Gasdurchgang und in der Qualität des gesinterten Gutes, wenn nicht sogar zum Zusammenbacken des ganzen Ofeninhaltes und Anhängen an der Ofenausmauerung.

Der Erfinder hat erkannt, daß die beim Gegenstromverfahren bestehende Gefahr einer durch Unregelmäßigkeiten der Verbrennung hervorgerufenen Verklumpung des Sinterguts durch Anwendung des Gleichstromverfahrens dann vermieden werden kann, wenn in den oberen Teil der Brennzone Gas-Kühlluftgemisch mit so viel Brennstoff eingeführt wird, daß sich eine zum Hartbrennen des Behandlungsguts ausreichend hohe Temperatur einstellt; daß am oberen Ende des unteren Brennzonentcils ein noch unverbrannten Sauerstoff enthaltendes, durch Brennstoff aufgeheiztes Bre^ngasluftgemisch eingeführt wird; und daß zusätzlicher Brennstoff im oberen Bereich des unteren Brennzonenteils in den Ofen eingeführt wird, durch dessen mittels des überschüssigen Sauerstoffs bewirkten Nachverbrennung das Brenngut auf Sintertemperatur gebracht wird.

Vorzugsweise wird dabei das abgezogene Gas-Kühlluftgemisch vor seiner Rückführung in den Ofen durch die oberen und unteren Gaseinführungsstellen zugeführte Primärluft unter gleichzeitiger Aufheizung dieser Luft gekühlt.

Es empfiehlt sich, die sich im Schacht abwärts bewegende Gutsäule zur Bildung eines innerhalb des Schachts liegender. Hohlraums an einer unterhalb der oberen Gaseinführungsstellen liegenden Stelle umzulenken und das zum Sintern dienende Brenngas-Luftgemisch und gegebenenfalls auch den zusätzlichen Brennstoff in diesen Hohlraum einführen.

Im folgenden Teil der Beschreibung wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines für seine Ausführung geeigneten, in der Zeichnung schematisch dargestellten Schachtofens beschrieben. In der Zeichnung ist

F i g. I eine Schemadarstellung eines Schachtofens, dessen oberes und unteres Ende nicht im einzelnen dargestellt sind,

F i g. 2 ein Schnitt A-A der F i g.

F i g. 3 ein Schnitt B-R der rig. I.

Der vorzugsweise runde Schacht 10 des in Fig. 1 gezeigten lediglich ein Ausfühiungsbeispiel darstellenden Ofens ist mit in den Schacht einmündenden oberen Brennkammern 12 verschen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind vier in einer Ebene liegende obere Brennkammern 12 am Schachtumfang gleichmäßig verteilt angeordnet. In einem vorzugsweise eine Schmorzone, d. h. eine nicht von Gasen durchströmte Zone bildenden Abstand ist unterhalb der oberen Brennkammern 12 eine Brückenanordnung angeordnet, die bei der gezeigten Ausführungsform aus einer einzigen den Schacht diametral durchdringenden, das Gut seitlich ablenkenden Brücke 14 besteht. Die Brücke ist gewölbeartig ausgebildet, so daß der unter

ίο ihr in der Gutsäule gebildete Hohlraum 16 unten durch eine gewölbte Linie 18 begrenzt wird. Die Brücke weist an ihrer Unterseiie eine nach oben gerichtete Ausnehmung 20 auf, deren beide Enden mit den Mündungen von zwei mit der Brücke fluchtenden sich gegenüberliegenden unteren Brennkammern 22 kommunizieren.

Unterhalb der Brennkammer 22 sind Zuführungen 24 für zusätzlichen Brennston angeordnet, deren Auslässe ebenfalls in den Hohlraum 16 ragen. Der durch diese Zuführungen 24, die brennerartig ausgebildet sein können, eingeführte zusätzlicht Brennstoff rrrscht sich mit dem aus den unteren Brennkammern 22 in den Hohlraum 16 austretenden Gasen und verbrenn! mit dem in diesen Gasen enthaltenen Sauerstoff.

Die unterhalb der Brücke 14 im Gleichstrom mit dem Gut durch die Sinterzone abwärts wandernden Gase werden am oberen Ende der Kühlzone zusammen mit der in dieser Zone hochsteigenden Kühlluft durch zwei Absaugeöffnungen 26 abgesaugt. Diese öffnungen 26, die in F i g. 1 der einfacheren Darstellung halber als in der Brückenebene liegend dargestellt sind, sind wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, gegenüber dieser Ebene um 90 versetzt, was eine gleichmäßige Verteilung der Brenngase in der Gleichstromsinterzone begünstigt.

Da die aus der Sir.terzone abgesaugten Brenngase eine der Sintertemperatur des jeweilig gesinterten Materials entsprechend hohe Temperatur haben und die

Menge der Kühlluft zweckmäßig so bemessen ist, daß sie lediglich dazu ausreicht, das Sintergut in der nicht gezeigten Kühlzone auf eine für ein das Sintergut vom Ofenende abführendes Fördermittel noch erträgliche Temperatur abzukühlen, ist es wünschenswert, das

abgezogene Brenngas-Kühlluftgemisch so weit herunterzukühlen, daß es von den Absaugeorganen 27, die Injektoren oder Gebläse sein können, ohne Schwierigkeiten gefördert werden kann. Das abgezogene Gas-Kühlluftgemisch wird daher vorzugsweise zunächst

durch Rekuperatoren 28 geleitet, in denen es durch die den Brennern 30 bzw. 32 der oberen bzw. unteren Brennkammern von einem Gebläse 34 zugeführten Primärluft, die im Rekuperator eine erwünschte Aufheizung erfahrt, gekühlt werden kann. Als Kühlmittel

können aber auch Luft bzw. Gase oder auch Flüssigkeiten verwendet werden, die nach Aufheizimg im Rekuperator bzw. Wärmeaustauscher in dem Werk, in dem der Schachtofen aufgestellt ist, verwendbar sind. Dieses Gemisch bzw. mindestens der größte Teil desselben wird dann von den Absaugeorganen 27 den oberen Brennkammern 12 über Leitungen 36 zugeführt. An sich ist es aber auch möglich, einen kleinen Tci! des Gemisches über eine regelbare, nicht gezeigte Leitung den unterer. Brennkammern 22 zuzuführen.

In der Schemazeichnung nach Fig.! ist oben rechts ein mit dem Kamin verbundenes Abgaszugsgebläsc 40 gezeigt. Dies Gebläse und die Abgaszugsorgüfie können so geregelt weiden, daß in der zwischen

den oberen und unleren Brennkammern liegenden Zone eine Schmorzone entsteht.

Der Einfachheit halber sind in F i g. I in den Leitungen vorgesehene Regelorgane nicht gezeigt.

Bei dem neuen Verfahren wird, wenn beispielsweise kohlensäurehaltiges Gut, wie Dolomit, zu sintern ist, das Gut im oberen mil Gegenstrom arbeitenden Teil des Ofens hartgebrannt, bzw. so gebrannt, daß ihm alle Kohlensäure entzogen wird. Durch die über die unteren Brennkammern mit einer noch unterhalb der die Ausmauerung der Gaseinführungsstcllen bzw. Brennkammern gefährdenden Temperatur liegenden Temperatur zugeführten, noch unverbrannten Sauerstoff enthaltenden Gase wird der Sintervorgang in der Glcichstromsintcrzone eingeleitet. Durch Verbrennung des zusätzlichen Brennstoffs erhöhen sich die Temperaturen in dieser Zone allmählich, sind aber im oberen Teil dieser Zone, in der sich der Brennvorgang vcrgleichmUßigt, noch so gering, daß eine Verklumpung nicht eintreten kann. Erst nach der Vergleichmäßigung der Temperatur über den Schachtquerschnitl gelangt das Gut auf Sintertemperatur. Außer für das Sintern von Dolomit und Magnesit kann das neue Verfahren auch für andere Sintervorgänge mit Erfolg verwendet werden.

Die Temperaturen, denen die für Schachtofen der hier in Frage kommenden Art üblichen Ausmauerungen von Brennkammern noch standhallen können, liegen je nach Art des Sintergutes und seiner Bestandteile an Flußmitteln, wie z. B. Eisenoxyd, Kieselsäure und Tonerde zwischen ungefähr 1300 bis 1400° C.
Die beschriebene Ausführungsform eines zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Schachtofens kann in vieler Hinsicht abgewandelt werden. So kann die Gutsäule zur Bildung eines Hohlraums auch dadurch abgelenkt werden, daß sich die Schaehtwand nach außen erweitert, so daß bei einem runden Schachtofen unterhalb der Erweiterung ein ringförmiger Hohlraum entsteht. Mit einer Brückenanordnung läßt sich jedoch eine bessere Verteilung der Gase über den Schachtquerschnitt erzielen.

Ferner ist es möglich, «Jen zusätzlichen Brennstofl auch auf andere Weise, beispielsweise durch mit hohem Druck arbeitende Einspritzvorrichtungen unterhalb der unteren Brennkammern in das zu sinternd* Gui einzuspritzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines öl- oder gasbeheizten Schachtofens für das Sintern, insbesondere von Dolomit und Magnesit, bei dem das Gut durch am unteren Ende des oberen Brennzonenteils eingeführte, im Schacht aufwärts strömende Gase vorbehandelt und in einen tiefer liegenden unteren Brennzonenteil durch im Schacht abwärts strömende Gase fertig behandelt wird, wobei die im unteren Brennzonenteil abwärts strömenden Gase und in der Kühlzone aufwärts strömende Kühlluft aus dem Ofen abgezogen und an höher gelegenen Stellen wieder in den Ofen eingeführt werden, daonrch gekennzeichnet, daß in den oberen Teil der Brennzone Gas-Kühlluftgemisch mit so viel Brennstoff eingeführt wird, daß sich eine zum Hartbrennen des Behandlungsguts ausreichend hohe Temperatur einstellt; daß am oberen Ende des unteren Brennzonenteils ein noch unverbrannten Sauerstoff enthaltendes, durch Brennstoff aufgeheiztes Brenngasluftgemisch eingeführt wird; und daß zusätzlicher Brennstoff im oberen Bereich des unteren Brennzonenteils in den Ofen eingeführt wird, durch dessen mittels des überschüssigen Sauerstoffs bewirkte Nachverbrennung die Temperatur des Brennguts auf Sintertemperatur gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene Gas-Kühlluftgemisch vor seiner Rückführung in den Ofen durch die den oberen und unteren Gaseinführungsstellen zugeführte Primärluft unter gleichzeitiger Aufheizung dieser Luft gekühlt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hartgebrannte Gut zwischen der oberen und unteren Brennzone eine Schmorzone durchwandert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich im Schacht abwärts bewegende Gutsäule zur Bildung eines innerhalb der Gutfüllung vorhandenen Hohlraumes an einer unterhalb der oberen Gaseinführungsstellen liegenden Stelle umgelenkt wird; und daß das zum Sintern dienende Brenngas-Luftgemisch in diesen Hohlraum eingefühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Brennstoff in den Hohlraum eingeführt wird.

6. Schachtofen zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem von den Brenngasen im Gegenstrom zum Gut durchströmten oberen Brennzonenteil und diesem zugeordneten, mit Brennern versehenen Brennkammern und einem von den Brenngasen im Gleichstrom durchströmten unteren Brennzonenteil und diesem zugeordneten, mit Brennern versehenen Brennkammern sowie am oberen Ende der Kühlzone vorgesehenen Gasabsaugestellen, sowie Gasabsaugeorganen, die mit den Absaugestellen und mit mindestens den oberen Brennkammern in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der unleren Brennkammern (22) in an sich bekannter Weise eine Brückenanordnung (14) innerhalb des Schachts so angeordnet ist, daß diese Brennkammern mit dem unterhalb der Brücke in der Gutsäule vorhandenen Hohlraum (16) in Verbindung stehen; und daß ferner Zuführungen (24) für zusätzlichen Brennstoff vorgesehen sind.

7. Schachtofen mit einem Rekuperator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gasabsaugeorganen (27) und den Gasabsaugestellen (26) mindestens ein Rekuperator (28) angeordnet ist, der einerseits von dem abgesaugten Brenngas-Kühlluftgemisch und andererseits von der zu den Brennern (30, 32) der Brennkammern (12, 22) geförderten Primärluft durchströmt wird.

8. Schachtofen mit rundem Querschnitt nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen (24) für den zusätzlichen Brennstoff so angeordnet sind, daß sie mit dem unterhalb der Brücke (14) entstehenden Hohlraum (16) kommunizieren.