-
Verfahren zur thermischen Behandlung von Feststoffen im Drehrohrofen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Feststoffen
in einem Drehrohrofen, insbesondere zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien,
mit Ausnutzung mindestens eines Teiles des Wärmeinhaltes der Abgase des Drehrohrofens
-zur Dampferzeugung und Reinigung der Abgase.
-
Die Abgase aus Drehrohröfen enthalten in den meisten Fällen beträchtliche
Mengen an Flugstaub. Dadurchutreten einerseits an der Verbindungsstelle zwischen
Drehrohrofen und Abgaskanal sowie im Abgaskanal leicht Ansätze auf,- die zu Betriebsstörungen
führen, und andererseits muß das Abgas entstaubt werden, wozu das Abgas- auf möglichst
wirtschaftliche Weise abgekühlt werden muß. Diese Probleme treten bei Verfahren
wie der magnetisierenden Röstung und insbesondere der Direktreduktion auf, da hier
die Abgastemperatur relativ hoch liegt, wenn mit vorgewärmtem Einsatzmaterial gearbeitet
wird.
-
Es ist bekannt, die Abgase eines-Drehrohrofens-für die Zementherstellung
zunächst in eine feuerfest ausgekleidete Staubkammer zu leiten, in welcher der größte
Teil des mitgerissenen Staubes abgetrennt wird, danach in einen Überhitzer und anschließend
in einen Dampfkessel zu leiten (deutsche Patentschrift 472 731). Dieses Verfahren
hat den Nachteil, daß sich an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen
und
Staubkammer und in der Staubkammer leicht Ansätze bilden, die zu Betriebsstörungen
führen.
-
Weiterhin ist für das Brennen von Zement bekannt, die Abgase eines
mit Luft beaufschlagten Verblaserostes zusammen mit den Abgasen eines nachgeschalteten
Drehrohrofens in einen Dampfkessel zu leiten, der unmittelbar über dem Verblaserost
angeordnet ist (deutsche Patentschrift 657 252). Bei diesem Verfahren tritt der
Nachteil ein, daß die iereinigten Abgasströme eine niedrigere Temperatur haben als
der Abgasstrom des Drehrohrofens, so daß die Wårmeausnutzung im Dampfkessel wesentlich
geringer ist, und daß eine Regelung der Abgassysteme nicht möglich ist. Außerdem
bleibt der Nachteil des oben geschilderten Verfahrens bestehen.
-
Es ist ferner bekannt, die Abgase eines Drehrohrofens bei der Direktreduktion
zur Vorbeizung des oxydischen Materials auf einen Wanderrost zu verwenden, wobei
die Abgase nachverbrannt werden können (USP 2 112 566). Auch bei diesem Verfahren
treten leicht Ansatzbildungen auf.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansatzbildung an der
Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Abgaskanal und im Abgaskanal zu verhindern
und eine wirtschaftliche Abkühlung des Abgases zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abgase
unmittelbar nach Verlassen des Drehrohrofens in einen rohrwandgekühlten Abgaskanal
und anschließend in einen Strahlungsraum eines Dampfkessels geleitet werden.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Abgase, die mit den
Wandungen des Abgaskanals in Berührung kommen, auf eine Temperatur abgekühlt, bei
der die Anbackungstemperatur der mitgerissenen Feststoffe unterschritten ist, d.h.
es erfolgen keine Anbackungen und die Feststoffteilchen werden
von
dem Gasstrom mitgerissen. Die Anbackungstemperatur beginnt bei etwa 700 bis 8500C
und ist von den mitgerissenen Feststoffen abhängig.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der rohrwandgekühle
Abgaskanal als unterer Teil des Dampfkessels ausgebildet ist.
-
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß der rohrwandgekühlte
Abgaskanal eine Aufgabeschurre für die Feststoffe in den Drehrohrofen abdeckt.
-
Wenn das feste Material mittels einer Aufgabeschurre in den Drehrohrofen
chargiert wird, ist eine Ausbildung der Schurre als rohrwandgekühlter Teil nicht
erforderlich, da eventuell in der Schurre gebildete Ansätze von dem chargierten
Material mit in den Drehrohrofen gerissen werden. Deshalb besteht eine vorzugsweise
Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der rohrwandgekühlte Abgaskanal als Teil
des Strahlungsraumes des Dampfkessels angeordnet ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der rohrwandgekühlte Abgaskanal
als Teiles Strahlungsraumes des Dampfkessels angeordnet.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Abgase des Drehrohrofens
durch Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen nachverbrannt werden.
-
Die Nachverbrennung erfolgt zweckmäßigerweise durch Zufuhr sauerstoffhaltiger
Gase kurz vor dem Eintritt in den Strahlungsteil des Datpfkessels. Sie ermöglicht
eine weitgehende Ausnutzung des latenten wärmeinhaltes der Abgase und eine -wirtschaftliche
Urmeausnutzung der Abgase zur Dampferzeugung, da ein hohes Temperaturgefälle besteht.
-
Durch eine Nachverbrennung können - je nach latentem Wärmeinhalt -
Temperaturen von etwa 1300 bis 14000C erreicht werden.
-
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung werden
die Abgase des Drehrohrofens durch Zusatzfeuerung aufgeheizt. Dafür können feste,
gasförmige oder flüssige Brennstoffe verwendet werden. Bei dem Verfahren der Direktreduktion
können die kohlenstoffhaltigen feinkörnigen Fraktionen der Aufbereitung des Austrages
aus dem Drehrohrofen auf diese Weise nutzbringend verwendet werden. Die Zusatzfeuerung
wird insbesondere angewendet, wenn die anfallenden Abgase eine niedrigere Temperatur
haben, so daß kein hohes Temperaturgefälle vorliegt. Außerdem ergibt die Zusatzfeuerung
eine bessere Zündsicherheit bei nicht oder nur teilweise ausgebrannten Abgasen.
Außerdem kann der Dampfkessel mit Hilfe der Zusatzfeuerung auch dann betrieben werden,
wenn der Drehrohrofen außer Betrieb ist.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für eine Arbeitsweise mit kaltem
und vorgewärmtem Materialeinsatz in den Drehrohrofen verwendet werden.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung bei der Arbeitsweise mit vorgewärmtem
Materialeinsatz besteht darin, daß ein Teilstrom der Abgase nach einer Abkühlung
unterhalb der Anbackungstemperatur der mitgerissenen Feststoffe aus dem Strahlungsteil
des Dampfkessels abgezogen wird und in ein Vorwarmaggregat für die zu chargierenden
Feststoffe geleitet wird.
-
Dadurch tritt keine Ansatzbildung in den Zuleitungskanälen zu dem
Vorwärmaggregat auf.
-
Falls die Temperatur des abgeleiteten Teilstromes nicht ausreicht,
die gewünschte Vorwärmtemperatur des Materials zu erzielen, wird der Teilstrom mittels
Zusatzfeuerung aufgeheizt.
-
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Teil des Teilstromes
aufgeheizt wird, der in den Schlußteil des Vorwärmaggregates geleitet wird. Durch
diese Arbeitsweise wird eine gute Wärmeausnutzung des abgeleiteten Teilstromes zur
Vorwärmung erzielt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für einen Betrieb des Drehrohrofens
im Gegenstrom als auch im Gleichstrom zwischen Strömungsrichtung der Gasatmosphäre
und der festen Beschickung geeignet.
-
Der Austrag des Drehrohrofens wird in den meisten Fällen in einem
angeschlossenen Kühler indirekt mittels Wasser gekühlt, um eine Reoxydation zu vermeiden.
Das dabei aufgeheizte Wasser kann als Speisewasser in den Dampfkessel geleitet werden.
-
Der Dampfkessel kann stehend oder hängend angeordnet werden.
-
Die Abgase aus dem Strahlungsteil des Dampfkessels werden normalerweise
in die Nachschaltheizflächen und dann in die Entstaubungsanlage.geleitet, Die Erfindung
wird anhand der Figuren schematisch und beispielsweise erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 einen stehend angeordneten Dampfkessel für ein Verfahren
der Direktreduktion mit Einsatz von vorgewärmtem Material in den Drehrohrofen; Fig.
2 - 'eien stehend angeordneten Dampfkessel mit Einsatz von kaltem Material in den
Drehrohrofen, Fig. 3 einen stehend angeordneten Dampfkessel in einem Querschnitt
zur Längsachse des Drehrohrofens; Fig. 4 einen hängend angeordneten Dampfkessel
mit waagerechtem Verbindungskanal zwischen Drehrohrofen
und Dampfkessel
in einem Querschnitt zur Längsachse des Drehrohrofens; Fig. 5 einen hängend angeordneten
Dampfkessel mit abwärts gerichteter Strömungsrichtung der Abgase in einem Querschnitt
zur Längsachse des Drehrohrofens.
-
Dem Drehrohrofen 1 wird mittels einer Schurre 2 (Fig. 1) oder Beschickungsrohr
3 (Fig. 2) das feste Material aufgegeben. Die aus dem Ofenkopf auftretenden Abgase
sind durch die Pfeile 4 dargestellt. An den Ofenkopf schließt sich der rohrwandgekühlte
Abgaskanal 5 an, so daß die Abgase unmittelbar nach Verlassen des Drehrohrofens
1 auf gekühlte Flächen treffen. In der Fig. 1 ist der Abgaskanal 5 so ausgebildet,
daß er die Schurre 2 abdeckt. In der Fig. 2 ist der Abgaskanal 5 so ausgebildet,
daß er den Ofenkopf allseitig umschließt. Die Abgase werden durch Zufuhr von sauerstoffhaltigen
Gasen 6 nachverbrannt und treten in den Strahlungsteil 7 eines Dampfkessels. Mit
Position 8 ist eine Zusatzfeuerung bezeichnet. Die Abgase verlassen den Strahlungsteil
7 über die Verbindungsleitung 9 und treten in die Nachschalt-Heizflächen 10 ein.
Zur Entfernung von herabgefallenen Feststoffteilchen sind Austragsvorrichtungen
11 angebracht.
-
In den Figg. 1 bis 3 ist der Dampfkessel stehend angeordnet und wird
von den Stützvorrichtungen 12 getragen. In den Figg. 4 und 5 ist der Dampfkessel
hängend angeordnet und wird von den Tragvorrichtungen 13 getragen. In den Figg.
1 und 3 wird über die Leitung 14 ein Teilstrom der Abgase mit einer Temperatur unterhalb
der Anbackungstemperatur der enthaltenen Feststoffe abgezogen. Dieser Teilstrom
wird in das Vorwärmaggregat, ein Wanderrost 15, geleitet. Ein Teil geht über Leitung
16 in die vordere Gashaube 17 und ein Teil über Leitung 18 in die hintere Gashaube
19. Durch Zusatzfeuerungen 20 und 20a werden die Gasströme in 16 und 18 aufgeheizt.
Gashauben 17 und 19 sind untereinander und gegenüber dem Abgaskanal 5 durch Absperrvorrichtungen
21
abgetrennt. Das Abgas wird durch die Materialschicht 22 in die
Windkasten 23 gesaugt und über die Sammelleitung 24 abgeführt.
-
Die hauptsächlichen Vorteile des erfindungsgemä.ßen Verfahrens bestehen
darin, daß Anbackungen an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Abgaskanal
sowie im Abgaskanal vermieden werden und der fuhlbare sowie latente Wärme inhalt
der Abgase des Drehrohrofens in wirtschaftlicher Weise ausgenutzt werden können.
Durch die erfindungsgemäße Kühlung der Abgase, die mit den Winden des Abgaskanals
in Berührung treten, unter die Anbackungstemperatur der Feststoffteilchen können
auch Anbackungserscheinungen von niedrigen Eutektiken von Verbindungen der Kohlenasche
und Erz staub mit Sicherheit vermieden werden.
-
Patentansprüche