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Die Erfindung betrifft eine Indurationsmaschine, insbesondere eine solche für Eisenerzpellets.
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Rohstoffe werden häufig pelletiert. Z. B. bei der Verarbeitung von Eisenerz ist es bekannt, dieses zu pelletieren. Z. B. aus ”
'Pelletizing', Lurgi Metallurgie GmbH, Frankfurt a. M., 1589e/6.97/20” oder ”
'Innovation: SIMINE PELLET/Higher Productivity, Lower Costs an New Generation Pellet Plant', Andreas Lekscha, metals & mining, 2 may 2006, www.siemens.com/mining” ist der sogenannte Lurgi-Davy-Travelling-Grate-Prozess als klassisches Wanderrostverfahren bekannt: Kugelförmige Grünpellets werden aus Eisenerz in Pelletiertrommeln oder -tellern geformt bzw. gerollt. In einer Wanderrost- bzw. Indurationsmaschine werden die Grünpellets getrocknet und schließlich unter hohen Temperaturen zu Fertigpellets, also gebrannten Pellets gebrannt bzw. geröstet.
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2 zeigt eine bekannte Indurationsmaschine 2. Im bekannten Wanderrostverfahren werden Grünpellets GP – hier Eisenerzpellets – auf eine Schutzschicht HL, die aus bereits gebrannten (Eisenerz-)Pellets FP gebildet ist, aufgebracht. In einer Stromrichtung werden die Pellets nacheinander durch die Trockungszone TRZ, Wärmezone WZ, Brenn- oder Indurationszone BRZ, Rekuperationszone REZ und Kühlzone KZ der Indurationsmaschine transportiert. In der Brennzone BRZ werden die Grünpellets GP in gebrannte Pellets FP gewandelt.
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Die jeweiligen Zonen sind voneinander durch stationäre Trennwände 4 getrennt. Die Kühlzone KZ weist zwei Teilzonen KZ 1 und KZ 2 auf, welchen ein gemeinsamer Windboxkollektor E zugeordnet ist. Diesem wird über eine Zuleitung 6, die einen Eingang 8 für Frischluft 10 aufweist, die Frischluft 10 über ein Gebläse F1 zugeführt. Die Frischluft 10 wird in Richtung der in 2 dargestellten Strömungspfeile (dies gilt auch für die folgende Beschreibung) durch die in der Kühlzone KZ befindlichen gebrannten Pellets FP in horizontaler Richtung von unten nach oben geblasen. Hierbei werden die gebrannten Pellets FP gekühlt und die Frischluft 10 erwärmt. Die aufgenommene Wärme – mit Luft als Wärmeträger – aus der Teilzone KZ 1 wird über einen zentralen Hauptkollektor HK von oben her in die Wärme (WZ) – und Brennzone BRZ transportiert und für die Unterstützung der Arbeit von Brennern BR in der Brennzone BRZ und der Wärmezone WZ genutzt. Diese warme Luft unterstützt den Brennprozess, bei welchem Brennstoff, wie zum Beispiel Erdgas, in den Brennern BR verbrannt wird. Die warme Luft in der Rekuperationszone REZ und das verbrannte Gas in der Brennzone BRZ werden durch die Schicht der Pellets hindurch und anschließend über den Kollektor C von einem Gebläse F3 abgesaugt. Die Wärme dieses Gases wird für die Trocknung der Grünpellets GP in der Teilzone TRZ 2 der Trocknungszone direkt, d. h. ohne Verwendung eines zusätzlichen Gebläses genutzt. In der Teilzone TRZ1 wird dieses Gas zum selben Zweck über ein Gebläse F2 genutzt. Gas, hier Warmluft 14 aus der Wärmezone WZ und der Teilzone TRZ2 wird mittels einer Ableitung 12 durch die Schicht der Grünpellets GP von einem Gebläse F5 über einen Kollektor B und einen Elektrofilter ESP1 abgesaugt und über einen Kamin K in die Atmosphäre abgestoßen.
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Das beschriebene Indurationsverfahren bzw. die Indurationsmaschine 2 gemäß Stand der Technik entspricht nur bedingt aktuellen technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Anforderungen. Problematisch ist beispielsweise eine schwankende Ausgangstemperatur der gebrannten Pellets FP. In der bekannten Indurationsmaschine brechen die gebrannten Pellets außerdem teilweise auseinander.
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Die bekannte Indurationsmaschine 2 verfügt über weitere Komponenten, die für die vorliegende Erfindung unwesentlich sind und daher hier nicht näher erläutert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Indurationsmaschine anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Indurationsmaschine gemäß Schutzanspruch 1, insbesondere für Eisenerzpellets, die eine Trocknungszone aufweist. Der Trocknungszone folgt stromabwärts – also in Richtung der sie durchlaufenden Pellets – eine dieser benachbarte Wärmezone. Der Wärmezone folgt stromabwärts eine Kühlzone. Die Indurationsmaschine weist eine Ableitung auf, welche Warmluft aus der Trocknungs- und Wärmezone abführt. Die Indurationsmaschine weist weiterhin eine Zuleitung auf, welche der Kühlzone eine Mischluft aus Frischluft und Warmluft zuführt. Die Zuleitung weist einen Eingang für Frischluft auf. Gemäß der Erfindung weist die Indurationsmaschine außerdem eine von der Ableitung zur Zuleitung führende Verbindungsleitung auf. Diese Verbindungsleitung führt Warmluft von der Ableitung zur Zuleitung, um die Warmluft dort mit Frischluft zur Mischluft zu vermischen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kühlung der gebrannten Pellets in der bekannten Kühlzone von der Temperatur der zugeführten Frischluft abhängt und diese wiederum von der schwankenden Umgebungstemperatur der Indurationsmaschine. Hierdurch wird der gesamte Prozess abhängig von der Umgebungstempertur. Eine derartige Beeinträchtigung macht sich außerordentlich bemerkbar in Ländern, in denen beispielsweise große Temperaturunterschiede zwischen Sommer und Winter oder Tag und Nacht auftreten.
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Die Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis, dass insbesondere bei sehr kühler Frischluft die gebrannten Pellets einen Temperaturschock beim Übertritt von der Rekuperationszone zur Kühlzone erleiden, was zu deren Bruch führen kann.
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Die Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis, dass eine enorme Wärmemenge in Form von Warmluft aus dem zweiten Abschnitt TRZ2 der Trocknungszone und der Wärmezone WZ über das Gebläse F5 und den Kamin K in der Regel ungenutzt in die Atmosphäre ausgestoßen wird, wobei die Temperatur des Wärmeträgers hier ca. 160°C beträgt.
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Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, die Temperatur der der Kühlzone zugeführten Mischluft gegenüber derer der Frischluft anzuheben. Durch die Erhöhung der Temperatur der Mischluft wird das Temperaturgefälle zwischen Rekuperationszone und Kühlzone reduziert, sodass die gebrannten Pellets einem geringeren Temperaturschock ausgesetzt sind. Aufgrund des geringeren Temperaturgefälles zwischen Rekuperationszone und Kühlzone zerbrechen weniger gebrannte Pellets. Durch die Verbindungsleitung ist es möglich, die ohnehin vorhandene Wärme im Gas der Ableitung zur Erwärmung der Frischluft zu nutzen. Durch Wiedernutzung eines Teils des Gases (Prozessgas) in der Ableitung wird außerdem der Gasausstoß in die Atmosphäre reduziert.
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In der Regel enthält die Ableitung ein Gebläse. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindungsleitung dann einen – bezüglich der Lage des Gebläses in der Ableitung – druckseitigen Abschnitt der Ableitung angeschlossen. Mit anderen Worten mündet die Verbindungsleitung auf der Gebläseseite des Gebläses. Der Gebläsedruck ist für den Transport der Warmluft durch die Verbindungsleitung nutzbar, ein zusätzliches Gebläse in der Verbindungsleitung ist damit nicht notwendig.
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In der Regel enthält auch die Zuleitung ein Gebläse. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet daher entsprechend zu oben die Verbindungsleitung an einem saugseitigen Abschnitt der Zuleitung angeschlossen, was zu einem entsprechenden Vorteil führt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Indurationsmaschine eine, Anteile von Warmluft und Frischluft in der Mischluft steuernde Steuereinrichtung. Eine solche ist beispielsweise ein Ventil und z. B. in der Verbindungsleitung angeordnet und regelt dort den Anteil der Warmluft, welcher der Frischluft in der Zuleitung beigemischt wird. So kann eine gewünschte Mischtemperatur der Mischluft zwischen den Temperaturen der Frischluft und der Warmluft eingestellt werden.
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Insbesondere kann die Mischtemperatur unabhängig von der Außentemperatur und damit Temperatur der Frischluft gesteuert werden.
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In einer Variante dieser Ausführungsform enthält die Indurationsmaschine außerdem eine Regeleinrichtung, welche auf die Steuereinrichtung derart einwirkt, dass eine Mischtemperatur der Mischluft – in der Regel nahezu konstant auf einen vorgebbaren Sollwert – geregelt wird. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Mischtemperatur und somit eine gleichbleibende Produktionsqualität bzw. Produktionsbedingungen. Die Pelletkühlung wird – unabhängig von der Außentemperatur – stabilisiert, was besonders in Ländern mit hohen Temperaturunterschieden zwischen Sommer und Winter oder Tag und Nacht große Bedeutung hat.
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In einer weiteren bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Mischtemperatur mindestens so hoch gewählt, wie eine zu erwartende Höchsttemperatur der Frischluft. Selbst wenn die Frischluft z. B. an einem Hochsommertag ihre Höchsttemperatur erreicht, kann alleine durch Beimischen von (noch wärmerer) Warmluft die Mischtemperatur konstant gehalten werden. Eine Kühlung der Frischluft zur konstanten Mischtemperatur hin ist dann nie nötig. In jeder Betriebsbedingung der Indurationsmaschine kann stets eine steuerbare Menge von Warmluft beigemischt werden, um die Mischtemperatur möglichst stabil zu halten. Die zu erwartende Höchsttemperatur kann z. B. auf Dauer oder auch auf bestimmte Zeitabschnitte, beispielsweise Tag, Monat oder Jahr bestimmt werden. Diese kann also z. B. auch über den Jahresverlauf veränderbar sein.
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Die Erfindung kann insbesondere durch schlichte Erweiterung einer bestehenden Indurationsmaschine verwirklicht werden. Ein Neu- oder größerer Umbau bestehender Maschinen ist hier nicht nötig.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen in schematischen Prinzipskizzen:
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1 eine erfindungsgemäß erweiterte Indurationsmaschine aus 2,
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2 eine Indurationsmaschine gemäß Stand der Technik.
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1 zeigt die erfindungsgemäß erweiterte Indurationsmaschine 2 aus 2, welche bereits oben erläutert wurde. 1 zeigt die Erweiterung 20 u. a. in Form der Verbindungsleitung 22, welche sowohl an die Zuleitung 6 als auch an die Ableitung 12 angeschlossen ist. Durch die Verbindungsleitung 22 gelangt in Richtung des Pfeils 24 Warmluft 14 von der Ableitung 12 in die Zuleitung 6 und wird dort mit Frischluft 10 zur Mischluft 26 vermischt. Die Mischtemperatur TM der Mischluft 26 liegt dann zwischen der Temperatur TF der Frischluft 10 und der Temperatur TW der Warmluft 14.
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Alternativ enthält die Verbindungsleitung 22 eine Steuereinrichtung 28, hier ein Ventil, um die Menge der Warmluft 14 zu regeln, welche durch die Verbindungsleitung 22 geführt wird. So sind die Anteile von Warmluft 14 und Frischluft 10 in der Mischluft 26 und daher deren Mischtemperatur TM steuerbar.
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Alternativ enthält die Indurationsmaschine 2 eine Regeleinrichtung 30, welche auf die Steuereinrichtung 28 einwirkt. Die Regeleinrichtung regelt die in der Verbindungsleitung 22 transportierte Menge der Warmluft 14 so, dass die Mischtemperatur TM auf einen Sollwert S eingeregelt wird.
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Die Zuleitung 6 und die Ableitung 12 enthalten jeweilige Gebläse F1 und F5. Die Leitungen weisen daher jeweilige saugseitige Abschnitte 27a und druckseitige Abschnitte 27b auf, die – jeweils in Stromrichtung der Frischluft 10 und der Warmluft 14 gesehen – vor bzw. nach den jeweiligen Gebläsen F1 und F5 angeordnet sind.
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Insbesondere bei Vorhandensein der Gebläse F1 und F5 ist die Verbindungsleitung 22 jeweils am Abschnitt 27b, also druckseitig am Gebläse F5 bzw. am Abschnitt 27a, also saugseitig am Gebläse F1 angeschlossen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- 'Pelletizing', Lurgi Metallurgie GmbH, Frankfurt a. M., 1589e/6.97/20 [0002]
- 'Innovation: SIMINE PELLET/Higher Productivity, Lower Costs an New Generation Pellet Plant', Andreas Lekscha, metals & mining, 2 may 2006, www.siemens.com/mining [0002]
