DE202018100780U1

DE202018100780U1 - Anlage zur thermischen Behandlung von Schüttgut mit mechanischer Trennvorrichtung

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Publication number: DE202018100780U1
Application number: DE202018100780.7U
Authority: DE
Original assignee: Outotec Finland Oy
Current assignee: Outotec Finland Oy
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-02-19
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: DE102017103432A1

Abstract

Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut, umfassend eine in einer Bewegungsrichtung B umlaufen könnende Wanderrostkette bestehend aus einem endlosen Wanderrost (4) mit beweglichen Gliedern und einer Vielzahl von Rostwagen (3) mit einer Rostfläche (36) für das Schüttgut (37), eine Beschickungsstation (40) zum Aufbringen eines Rostbelags (R) auf die Rostflächen (36) der Rostwagen (3) und zum Aufbringen einer Beschickung (G) auf den Rostbelag (R), mindestens eine thermische Behandlungsstation (50) zur thermischen Behandlung des Schüttguts (37), wobei die Rostwagen (3) von der Beschickungsstation (40) kommend durch die mindestens eine Behandlungsstation (50) transportiert werden können, und eine Abwurfstation (60) zum Entfernen des thermisch behandelten Schüttguts (37) aus den Rostwagen (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Abwurfstation (60) eine mechanische Trennvorrichtung (61) zur räumlichen Separation eines ersten Anteils (37a) und eines zweiten Anteils (37b) des thermisch behandelten Schüttguts (37) der Rostwagen (3) während des Abwerfens aufweist, die derart eingerichtet ist, dass der separierte erste Anteil (37a) maximal 50 Gew.-% des Rostbelags (R) enthält.

Description

Der Erfindung betrifft eine Anlage zur thermischen Behandlung von Schüttgut, umfassend eine in einer Bewegungsrichtung umlaufende Wanderrostkette mit einem endlosen Wanderrost mit beweglichen Gliedern und einer Vielzahl von Rostwagen mit einer Rostfläche für das Schüttgut, eine Aufbringvorrichtung eines Rostbelags auf die Rostfläche eines Rostwagens und eine Aufbringvorrichtung einer Beschickung auf den Rostbelag. Ferner umfasst es eine Transportiereinheit für das Schüttguts in dem Rostwagen durch eine Prozesszone, eine thermische Behandlung des Schüttguts und eine Entfernung des thermisch behandelten Schüttguts aus dem Rostwagen in einer Abwurfstation durch Abwerfen.
In Pelletier- oder Sinteranlagen wird das zu behandelnde Schüttgut, beispielsweise Eisenerz, Eisenoxide oder auch Zinkerz, auf Rostwagen aufgebracht. Diese Rostwagen bestehen aus einem mit Rädern ausgestattetem Rahmen und auf Querträgern angeordneten Roststäben. Eine Vielzahl solcher Rostwagen bildet eine endlose Rostwagenkette, die auch als Wanderrost bezeichnet wird.
In 1 ist beispielhaft eine Pelletbrennmaschine 1 zum Brennen von Eisenpellets dargestellt, bei welcher die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt. Das aus Grünpellets bestehende Schüttgut wird an einer Zufuhrstation unter einer Haube 2 auf Rostwagen 3 aufgegeben, die eine als Wanderrost 4 bezeichnete endlose Rostwagenkette bilden. Unter der Haube 2 durchläuft das auf den Rostwagen 3 transportierte Schüttgut eine Mehrzahl thermischer Behandlungsstationen. Im Einzelnen handelt es sich bei den Stationen um

1. die Beschickungszone,
2. die erste Trocknungszone,
3. die zweite Trocknungszone,
4. die Vorbrennzone,
5. die Brennzone,
6. die Nachbrennzone,
7. die Kühlzone und
8. die Austrittszone.

In diesen Zonen werden die Rostwagen mit dem Material beschickt, das Schüttgut wird getrocknet, vorgewärmt, befeuert und anschließend wieder gekühlt. Der Wanderrost wird an den Behandlungsstationen unter der Haube 2 auf einem Obertrum 5 eines Stetigförderers 6 geführt, wobei die Laufrollen 7 der Rostwagen 3 zwischen einer inneren Schienenführung 8 und einer äußeren Schienenführung 9 geführt werden. Der Antrieb des Wanderrostes 4 erfolgt über ein Antriebs- oder Hubrad 10, welches als Zahnrad ausgebildet ist und mit seinen Zahnlücken (Aussparungen 11) an den Laufrollen 7 der Rostwagen 3 angreift.
Nach Durchlaufen der Haube 2 erreichen die Rostwagen 3 des Wanderrostes 4 eine Abwurfstation 60, die einem Senk- oder Abtriebsrad 13 des Stetigförderers 6 zugeordnet ist. An dem Senkrad 13 greifen wie bei dem Hubrad 10 Zahnlücken 14 des Abtriebszahnrades an den Laufrollen 7 der Rostwagen 3 an. Die Rostwagen 3 werden gekippt, so dass ihre Beladung durch die Schwerkraft abgeworfen wird. Da die Rostwagen 3 durch die äußere Schienenführung 9 geführt werden, fallen sie selbst nicht herab, sondern werden in einem Untertrum 15 des Stetigförderers 6 auf dem Kopf stehend zu dem Hubrad 10 zurückgeführt.
Im normalen Betrieb läuft der Wanderrost 4 endlos auf dem Stetigförderer 6 um und transportiert das zu behandelnde Schüttgut durch die Behandlungsstationen unter der Haube 2, bevor es an der Abwurfstation 60 abgeworfen und in hier nicht mehr bezeichneter Weise weiter verarbeitet wird.
Um das thermisch zu behandelnde Material, also die Grünpellets, in der Abwurfstation zuverlässig aus dem Rostwagen entfernen zu können, wird angestrebt, dass das zu behandelnde Material keine direkte Kontaktstelle mit dem Rostwagen aufweist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zwischen die Grünpellets und die Bauteile des Rostwagens ein Rost- bzw. Seitenbelag eingebracht wird. Rost- und Seitenbelag verhindern so ein Ankleben der Grünpellets an den Bauteilen des Rostwagens.
Gleichzeitig werden Roststäbe und Seitenwände durch den Rost- bzw. Seitenbelag aber auch vor hohen Temperaturen geschützt. Da die Grünpellets sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden müssen, um eine gute Produktqualität zu erreichen, werden für den Rostbelag und für den Seitenbelag schon gebrannte Pellets verwendet. Diese schon gebrannten Pellets haften kaum an den Bauteilen des Rostwagens an und müssen zudem nicht mehr bestimmten Mindesttemperaturen unterworfen werden.
Weiterhin weist der Rostwagen üblicherweise zwei Seitenwände auf, die parallel zur Bewegungsrichtung des Wanderrostes ausgehend von der Rostfläche ausgebildet sind. Typische Winkel dieser Seitenwände zu der Rostfläche liegen zwischen 90 ° und 120 °. Nachdem der Rostbelag aufgebracht wurde, werden die Seitenwände durch Aufbringen eines sogenannten Seitenbelags, also einer Schüttung aus gebrannten Pellets entlang der Seitenwände, ebenfalls geschützt.
Anschließend wird zwischen diesem sogenannten Seitenbelag und auf den Rostbelag eine sogenannte Grünpelletbeschickung aufgebracht, also die Beschickung mit demjenigen Material, das der thermischen Behandlung unterworfen werden soll.
In 2 ist ein entsprechend befüllter Rostwagen 3 gezeigt. Die Roststäbe 35 sind auf Querträgern 32 angeordnet, erstrecken sich in ihrer Längsrichtung entlang der Bewegungsrichtung des Wanderrostes und überbrücken die Spalte zwischen den Querträgern 32. Auf den Roststäben 35 wird ist der Rostbelag R aufgebracht, der sich im Wesentlichen als Volumen über der durch die Querträger 32 und Roststäbe 35 gebildeten Rostfläche des Rostwagens 3 erstreckt.
Von dem Rostwagen 3 ragen in einem Winkel α zwei gegenüberliegende Seitenwände 34 von der Rostfläche auf, deren Verlauf parallel zu den Roststäben 35 angeordnet ist. Die Seitenwände 34 sind mit den Endstücken 33 verschraubt. An den Außenseiten der Endstücke 33 sind Laufräder 31 vorgesehen. Im Inneren des Rostwagens 3 sind die Seitenwände 34 im Wesentlichen durch den Seitenbelag S abgedeckt. Umgrenzt von dem Seitenbelag S und dem Rostbelag R befindet sich innerhalb des Rostwagens zudem die Grünpelletschicht G, die das zu brennende oder zu sinternde Material oder anderweitig thermisch zu behandelnde Material enthält. Der Rostbelag R, der Seitenbelag S und die Grünpelletschicht G bilden gemeinsam das Schüttgut 37 in dem Rostwagen 3.
Wie zuvor beschrieben, werden für den Rostbelag und für den Seitenbelag üblicherweise gebrannte Pellets verwendet, weil diese weniger an der Rostfläche und den Seitenwänden der Rostwagen anhaften. Die für den Rost- und Seitenbelag benötigten gebrannten Pellets müssen allerdings vom Produkt abgezweigt, zwischengelagert und zurückgeführt werden. Üblicherweise werden nur gebrannte Pellets eines bestimmten Durchmesserbereichs für den Rost- und Seitenbelag verwendet. Deshalb müssen die Rost- und Seitenbelagpellets aus dem Produktstrom abgesiebt werden.
Dabei besteht allerdings eine hohe Wahrscheinlichkeit der mehrmaligen Wiederverwendung von Pellets als Rost- bzw. Seitenbelag. Das bedeutet, dass ein wesentlicher Anteil gebrannter Pellets, die bereits als Rostbelag gedient haben, erneut oder gar mehrfach zurückgeführt und erneut als Rostbelag oder Seitenbelag verwendet wird. Rost- und Seitenbelag weisen demnach nicht nur einmal gebrannte, sondern auch mehrfach gebrannte Pellets auf.
Ein wesentlicher Nachteil von Pelletbrennmaschinen nach dem Wanderrostprinzip ist zudem das ungleichmäßige Härtungsverhalten der Pellets in vertikaler Richtung. In den komplett beschickten Rostwagen sind die Pellets in vertikal übereinander angeordneten Pelletschichten angeordnet. Unterschiedliche Temperaturverläufe in den in den Pelletschichten (Temperaturprofil und Dauer der thermischen Behandlung) führen zu einer ungleichmäßigen thermischen Behandlung und dadurch zu ungleichmäßiger Härte der gebrannten Pellets in vertikaler Richtung. Dies lässt sich auf unterschiedliche Wärmeeinträge in die verschiedenen Pelletschichten zurückführen. Schließlich kommt es dadurch zu einer ungleichmäßigen Qualität des Endproduktes.
Die Temperaturprofile sind auch durch die Anforderungen des Schutzes der Komponenten der Pelletbrennmaschine vor Überhitzung bestimmt. Deshalb wird ein Kompromiss für den Temperaturverlauf in vertikaler Richtung gewählt, bei dem einerseits die maximal erlaubte Temperatur für die Bauteile des Rostwagens nicht überschritten wird und andererseits die minimal erforderliche Temperatur für eine ausreichende Qualität der gebrannten Pellets aus der untersten Schicht von Grünpellets erreicht wird. Dieser Kompromiss wird mit der Einstellung der Höhe des Rostbelages erreicht.
In der Kühlzone wird die thermische Behandlung der Pellets beendet, indem diese bis zu einer vorgegebenen Temperatur abgekühlt werden. Beim Überschreiten einer kritischen Abkühlgeschwindigkeit bilden sich im Körper der Pellets jedoch Risse im Mikrobereich, die die mechanische und metallurgische Festigkeit der Pellets mindern. Für verschiedene Zusammensetzungen werden unterschiedliche typische Abkühlgeschwindigkeiten verwendet.
Die kritische Abkühlgeschwindigkeit gilt auch für die Pellets des Rostbelags. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Pellets des Rostbelags mit einem Durchmesser größer als 10 mm gemittelt zu etwa 20% defekt sind, beispielsweise durch Splittern und/oder Rissbildung. Für die Fraktion der Rostbelagspellets mit einem Durchmesser kleiner als 10 mm ist der Anteil der defekten Pellets sogar noch höher.
Durch plötzliches Abkühlen mit kalter Luft werden Pellets in Folge von thermischen Spannungen zerstört oder beschädigt. Insbesondere bei bereits vorher vorhandenen Rissen führen thermische Spannungen zu einem Zerbrechen der Pellets. Da in der Kühlzone die Kühlungsluft üblicherweise von unten nach oben durch die Pelletschüttung auf dem Rostwagen geblasen wird, ist die Abkühlgeschwindigkeit für die untersten Pellets des Rostbelags am höchsten. Berechnungen zeigen, dass dort bis zu 450 K/min erreicht werden. Der Anteil der beschädigten Pellets in einem untersten Drittel des Rostbelags liegt typischerweise über 80%, im obersten Drittel des Rostbelags in der Nähe von 20%.
Werden Pellets mehrfach gebrannt, werden sie entsprechend mehrmals dem Abkühlprozess unterzogen. Mehrfach gebrannte Pellets weisen deshalb eine geringere Bruchfestigkeit als einfach gebrannte Pellets auf. Je öfter Pellets gebrannt werden, desto höher ist die Gefahr ihrer Beschädigung beziehungsweise ihrer Zerstörung. Dementsprechend steigt diese Gefahr, wenn ein Anteil der Pellets aus dem Rostbelag, insbesondere aus dessen unterstem Drittel, zur erneuten Verwendung als Rostbelag zurückgeführt wird.
Die Beschädigung oder Zerstörung von Pellets wirken sich sowohl auf das Produkt als auch auf den neuen Rostbelag nachteilig aus. Der Feinanteil der Schüttung wird erhöht, da Rieselgut und Staub entstehen. Im Produkt wird der Anteil der Pellets mit guter Qualität wesentlich verringert. Dadurch kann insgesamt ein geringerer Verkaufspreis erlöst werden. Das Rieselgut und der Staub müssen vor der weiteren Bearbeitung ausgesiebt werden. Durch das Rieselgut und den Staub wird außerdem die Permeabilität der Pelletschüttung in den Rostwagen verringert. In der Folge kommt es zu einem Abfall der Produktivität der Pelletbrennmaschine. Zudem stellt eine erhöhte Staubentwicklung eine gesundheitliche Belastung für das Bedien- und Wartungspersonal der Anlage dar.
Gegenwärtig wird diesem Problem entgegengewirkt, indem das gebrannte Material, das als neuer Rostbelag zurückgeführt werden soll, durch das Aussieben der gewünschten Fraktion erzielt wird. Auch dieses Vorgehen kann jedoch nicht vermeiden, dass mehrfach gebrannte Pellets zurückgeführt und im neuen Rost- bzw. Seitenbelag verwendet werden, während der erneuten thermischen Behandlung in stärkeren Maße zerfallen als nur einfach gebrannte Pellets und schließlich die Effizienz und Produktivität der Pelletbrennmaschine durch die Bildung von Rieselgut und Staub beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, die Effizienz und die Produktivität eines Verfahrens und einer Anlage zur thermischen Behandlung von Schüttgut zu verbessern.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Anlagezur thermischen Behandlung von Schüttgut mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Anlageumfasst eine in einer Bewegungsrichtung umlaufende Wanderrostkette mit einem endlosen Wanderrost mit beweglichen Gliedern und einer Vielzahl von Rostwagen mit einer Rostfläche für das Schüttgut und Vorrichtungen zur Durchführung folgender Schritte:

i) Aufbringen eines Rostbelags auf die Rostfläche eines Rostwagens,
ii) Aufbringen einer Beschickung auf den Rostbelag,
iii) Transportieren des Schüttguts in dem Rostwagen durch eine Prozesszone und thermische Behandlung des Schüttguts, und
iv) Entfernen des thermisch behandelten Schüttguts aus dem Rostwagen in einer Abwurfstation durch Abwerfen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Gedanken separiert eine mechanische Trennvorrichtung der Abwurfstation einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil des thermisch behandelten Schüttgutes räumlich voneinander, wobei der erste Anteil weniger als 50 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% des zuvor auf den Rostwagen aufgebrachten Rostbelags enthält. Der Begriff "Schüttgut" umfasst sowohl den Rostbelag und den Seitenbelag als auch die Beschickung des Rostwagens.
Der erste Anteil und der zweite Anteil können getrennt voneinander oder gemeinsam abgeworfen werden. Bevorzugt erfolgt die Separation während des Abwerfens, aber nicht notwendigerweise in der Flugphase.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung separiert die Trennvorrichtung den ersten Anteil und den zweiten Anteil unter Verwendung einer verstellbaren Schneide räumlich voneinander, wobei das Massenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Teil durch Einstellung der Position der verstellbaren Schneide beeinflussbar ist. Beispielsweise kann der Winkel der Schneide verstellbar sein und/oder die Schneide kann verschiebbar sein. Das genannte Vorgehen erlaubt es, die Aufteilung des Schüttguts in den ersten Anteil und den zweiten Anteil bedarfsgerecht anzupassen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Position der verstellbaren Schneide an die Höhe des Rostbelags angepasst werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Anpassung, wenn beispielsweise die Höhe des Rostbelags über der Zeit variiert.
Die verstellbare Schneide kann auch aus mehreren Schneidensegmenten gebildet werden, die nebeneinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Positionen für mindestens zwei Schneidensegmente unabhängig voneinander einstellbar. Damit kann die verstellbare Schneide insgesamt insbesondere daran angepasst werden, wenn die Höhe des Rostbelags entlang einer Querrichtung, also in einer Richtung quer zu der Bewegungsrichtung der Wanderrostkette, variiert.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine effektive Breite der Schneide verstellbar. Die effektive Breite beschreibt einen Wirkbereich der Schneide in der Querrichtung. Sie kann beispielsweise durch Wegklappen und/oder Wegfahren bzw. Hinklappen und/oder Hinfahren einzelner Schneidensegmente variiert werden. Dadurch kann die Separation der zwei Anteile in vorteilhafter Weise an das Vorhandensein und an die Dicke des Seitenbelags (entlang der Querrichtung) angepasst werden. Damit kann erreicht werden, dass der Seitenbelag bevorzugt dem zweiten Anteil zugeordnet wird, der als Produkt aus dem Prozess ausgeschleust wird.
Bevorzugt werden der erste Anteil in einen ersten Bunker und der zweite Anteil in einen zweiten Bunker abgeworfen. Auf diese Weise werden der erste und der zweite Anteil getrennt voneinander gesammelt und stehen für unterschiedliche Weiternutzungen zur Verfügung.
Besonders bevorzugt sind der erste Bunker und der zweite Bunker jeweils Teil der Abwurfstation, so dass der entsprechende Anteil direkt in den zugehörigen Bunker fällt. Alternativ kann jeder Anteil durch Fördermittel (wie beispielsweise Rutschen, Förderbänder, Wägen, und/oder Loren) in den entsprechenden Bunker transportiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der Rostbelag zumindest im Wesentlichen aus einfach gebrannten Pellets und die Beschickung besteht zumindest im Wesentlichen aus Grünpellets. Damit ist sichergestellt, dass der Rostbelag einerseits kaum an dem Rostwagen anhaftet, andererseits aber nicht zu viele mehrfach gebrannte Pellets aufweist. Andererseits sorgt die Verwendung einer zumindest im Wesentlichen aus Grünpellets bestehenden Beschickung für eine hohe Qualität des ersten Anteils des thermisch behandelten Schüttguts, da dieser entsprechend wenig oder gar kein mehrfach gebranntes Schüttgut enthält. Der erste Anteil eignet sich damit insbesondere zur Verwendung als (neuer) Rostbelag.
Bevorzugt wird zumindest ein Teil des ersten Anteils direkt oder indirekt zurückgeführt und als Rostbelag verwendet. Wie zuvor beschrieben, sind einfach gebrannte Pellets solche Pellets, welche der thermischen Behandlung in der Prozesszone genau einmal unterworfen wurden.
Eine indirekte Zurückführung bedeutet, dass der zurückzuführende erste Anteil zunächst zwischengelagert wird und/oder weiter behandelt wird. Im Allgemeinen braucht nicht der komplette erste Anteil zurückgeführt zu werden. Ein Überschuss, der nicht als Rostbelag verwendet wird, kann als Produkt genutzt werden. Dieses Produkt ist sogar besonders hochwertig, da es zu einem wesentlichen Anteil nur aus einmal gebranntem Schüttgut besteht und – im Falle von Pellets – vergleichsweise wenig beschädigte Pellets aufweist.
Besonders bevorzugt wird eine Menge des ersten Anteils anhand von mindestens einem Regelparameter geregelt. Die Regelung kann einen oder mehrere der folgenden Regelparameter in beliebiger Kombination berücksichtigen:

– die Geschwindigkeit der Rostwagenkette
– die Position der verstellbaren Schneide
– den Füllstand des Rostbelagsbunkers
– den Füllstand des ersten Bunkers
– den Füllstand des zweiten Bunkers
– den Massenstrom des zurückgeführten ersten Anteils
– den Massenstrom des abgeführten zweiten Anteils.

Besonders bevorzugt wird die Menge des ersten Anteils zumindest anhand des Füllstandes eines Rostbelagsbunkers, des Massenstroms des abgeführten zweiten Anteils und der Geschwindigkeit der Wanderrostkette geregelt. Je mehr Regelparameter berücksichtigt werden, desto genauer kann die Regelung erfolgen. Zudem können Fehler und Abweichungen von einem gewünschten Verfahrensablauf leichter und sicherer festgestellt werden. Im Sinne der Erfindung kann der Füllstand eines Bunkers insbesondere durch sein Gewicht und/oder die Füllhöhe des Materials in dem Bunker gegeben sein.
Als Regelparameter kann insbesondere ein Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit der Wanderrostkette und dem Füllungszustand des Rostbelagsbunkers genutzt werden. Überaus bevorzugt ist der Füllstand des Rostbelagsbunkers die Hauptregelgröße.
Überaus bevorzugt beeinflusst die Regelung die Einstellung der Position der verstellbaren Schneide in Abhängigkeit von mindestens einem Regelparameter.
Damit kann die verstellbare Schneide in vorteilhafter Weise für die Einstellung der Menge des ersten Anteils genutzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst konkret eine in einer Bewegungsrichtung umlaufen könnende Wanderrostkette bestehend aus einem endlosen Wanderrost mit beweglichen Gliedern und einer Vielzahl von Rostwagen mit einer Rostfläche für das Schüttgut, ferner eine Beschickungsstation zum Aufbringen eines Rostbelags auf die Rostflächen der Rostwagen und zum Aufbringen einer Beschickung auf den Rostbelag sowie mindestens eine thermische Behandlungsstation zur thermischen Behandlung des Schüttguts. Die Rostwagen können von der Beschickungsstation kommend entlang der Bewegungsrichtung durch die mindestens eine Beschickungsstation transportiert werden. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Abwurfstation zum Entfernen des thermisch behandelten Schüttguts aus den Rostwagen in der Bewegungsrichtung nach der mindestens einen thermischen Behandlungsstation.
Erfindungsgemäß weist die Abwurfstation eine mechanische Trennvorrichtung zur räumlichen Separation eines ersten Anteils und eines zweiten Anteils des thermisch behandelten Schüttguts der Rostwagen während des Abwerfens auf, die derart eingerichtet ist, dass der separierte erste Anteil weniger als 50 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% des Rostbelags enthält.
Erfindungsgemäß ist auch die umgekehrte Definition möglich. Dann enthält der zweite Anteil mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% des Rostbelags.
Die Beschickungsstation kann auch aus mehreren Teilstationen bestehen. Der Rostbelag und die Beschickung können getrennt voneinander aufgebracht werden, insbesondere in getrennten Teilstationen.
Die obigen Erläuterungen, Ausführungen und Vorteile zu dem Verfahren gelten entsprechend für die Vorrichtung.
Bevorzugt ist Rückführvorrichtung so gestaltet, dass zumindest ein Teil des separierten ersten Anteils zur Beschickungsstation zurückgeführt und als neuer Rostbelag eingesetzt werden kann. Dies ist vorteilhaft, da der erste Anteil zu einem großen Teil aus einfach gebranntem Schüttgut besteht. Es ist vorteilhaft, zwischen der Rückführvorrichtung und der Beschickung einen Rostbelagsbunker anzuordnen. Dieser Rostbelagsbunker stellt die ausreichende Verfügbarkeit des ersten Anteils für den Rostbelag sicher, wenn es zu Schwankungen im Verfahren kommt, wenn sich die Betriebsbedingungen ändern und/oder wenn der Betrieb der Rückführvorrichtung angehalten wurde und sie wieder angefahren wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Rostbelagsbunker einen Füllstandsensor auf. Der Füllstand wird vorteilhafterweise als Regelgröße verwendet.
Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, die Menge des separierten ersten Anteils in Abhängigkeit von mindestens einer Prozessgröße einzustellen. In einer ganz besonders bevorzugten Variante der Erfindung sind die Position der Schneide und der Füllstand des Rostbelagsbunkers durch einen Regelkreis verbunden, wobei der Füllstand des Rostbelagsbunkers die Regelgröße ist und die Position der Schneide die Stellgröße. Weitere Prozessparameter können als Störgrößen in diesen Regelkreis eingehen.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen ersten Bunker, in welchen der separierte erste Anteil abgeworfen wird und einen zweiten Bunker auf, in welchen der separierte zweite Anteil abgeworfen wird. Damit werden der erste Anteil und der zweite Anteil sofort getrennt voneinander geführt und gelagert. Die beiden Bunker stellen jeweils eine Pufferkapazität dar, die vorteilhaft ist, wenn es zu Schwankungen und/oder Änderungen im Betrieb der Vorrichtung oder in der Rückführung des ersten Anteils und/oder der Abnahme des zweiten Anteils als Produkt kommt.
Besonders bevorzugt befinden sich der erste Bunker und/oder der zweite Bunker nebeneinander und unterhalb der Abwurfstation. Dann können der erste Anteil und/oder der zweite Anteil direkt in den jeweiligen Bunker fallen. Alternativ können Fördermittel vorgesehen sein, um den ersten Anteil in den ersten Bunker und/oder den zweiten Anteil in den zweiten Bunker zu befördern. Der erste Bunker kann zugleich als Rostbelagsbunker dienen. Der Rostbelagsbunker und der erste Bunker können auch getrennt voneinander vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind ein Füllstandsensor zur Erfassung eines Füllstandes des ersten Bunkers und/oder ein Füllstandsensor zur Erfassung eines Füllstandes des zweiten Bunkers vorgesehen. Der Füllstandsensor bzw. die Füllstandsensoren sind mit einer Regelung verbunden, wobei die Regelung dazu eingerichtet ist, den Füllstand des ersten Bunkers und/oder des zweiten Bunkers als Regelparameter für die Regelung der Menge des ersten Anteils zu berücksichtigen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die mechanische Trennvorrichtung eine verstellbare Schneide und eine Verstellvorrichtung zum Einstellen einer Position der verstellbaren Schneide auf, wobei die verstellbare Schneide an einer Grenze zwischen einer ersten Einwurföffnung des ersten Bunkers und einer zweiten Einwurföffnung des zweiten Bunkers angeordnet ist. Dadurch kann der erste Anteil direkt in den ersten Bunker fallen und der der zweite Teil direkt in den zweiten Bunker.
Die Verstellvorrichtung kann von der verstellbaren Schneide entfernt angeordnet sein, wobei die Position der verstellbaren Schneide über eine Übertragungsvorrichtung von der Verstellvorrichtung eingestellt werden kann. Die Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise Wellen, Seilzüge, Zahnräder, Ketten und/oder Riemen umfassen. So kann die Verstellvorrichtung vor Staub durch das Abwerfen des thermisch behandelten Schüttgutes geschützt werden.
Überaus bevorzugt ist die Verstellvorrichtung mit der Steuerung verbunden und die Steuerung ist dazu eingerichtet, eine Position der verstellbaren Schneide mittels der Verstellvorrichtung einzustellen. Die mechanische Trennvorrichtung kann zudem einen Positionssensor zur Erfassung der Position der verstellbaren Schneide aufweisen. Damit wird eine Regelung möglich, die dazu eingerichtet ist, die Position der verstellbaren Schneide als Stellgröße zu berücksichtigen.
Des Weiteren kann die Vorrichtung eine oder mehrere Massenstrommessvorrichtungen zur Erfassung von Regelparametern in beliebiger Kombination aufweisen, insbesondere sind eine Massenstrommessvorrichtung für die Messung eines Massenstrom des aus der Vorrichtung als Produkt herausgeführten zweiten Anteils und/oder eine Massenstrommessvorrichtung für die Messung eines Massenstromes des zurückgeführten ersten Anteils vorteilhaft.
Die Massenstrommessvorrichtungen können jeweils mit einer Regelung verbunden sein. Überaus bevorzugt ist die Regelung dazu eingerichtet, den Massenstrom des aus der Vorrichtung herausgeführten zweiten Anteils und/oder den Massenstrom des zurückgeführten Teils des ersten Anteils als Regelparameter zu berücksichtigen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Es zeigen schematisch:
1 den Aufbau eines Wanderrostes,
2 einen mit Schüttgut beladenen Rostwagen in einem Schnitt quer zu einer Bewegungsrichtung B des Wanderrostes in 1,
3 einen Wanderrost gemäß einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer mechanischen Trennvorrichtung und
4 eine Funktionsweise der mechanischen Trennvorrichtung aus 3.
Die 1 und 2 wurden bereits ausführlich beschrieben. 1 stellt die prinzipielle Anordnung eines Wanderrosts 4 dar, wie sie auch der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. 2 stellt einen Querschnitt eines Rostwagens entlang einer Bewegungsrichtung B des Wanderrosts 4 aus den 1 und 3 dar. Komponenten mit gleichen Bezugszeichen in verschiedenen Figuren entsprechen einander.
Die in 3 abgebildete Pelletbrennmaschine 1 zur thermischen Behandlung von Pellets weist eine Beschickungsstation 40, eine Prozesszone 50 und eine Abwurfstation 60 mit einer mechanischen Trennvorrichtung 61 auf.
In der Beschickungsstation 40 werden, wie zu 2 beschrieben, ein Rostbelag R, ein Seitenbelag S und eine Beschickung G bestehend aus Grünpellets aufgebracht. Die Beschickungsstation 40 umfasst einen Rostbelagsbunker 41, in dem das Material für den Rostbelag R bevorratet wird. Der Rostbelagsbunker 41 ist mit einem Füllstandsensor 42 versehen, welcher beispielsweise das Gewicht des in dem Rostbelagsbunker 41 befindlichen Materials für den Rostbelag R erfasst. Weiterhin umfasst die Beschickungsstation 40 einen nicht dargestellten Bunker für den Seitenbelag S sowie einen nicht dargestellten Bunker für die Beschickung G.
Ein in der Beschickungsstation 40 mit dem Schüttgut 37 befüllter Rostwagen 3 wird entlang der Bewegungsrichtung B des Wanderrosts 4 weiter in die Prozesszone 50 geführt. Das Schüttgut in dem Rostwagen 3 wird dabei getrocknet, vorgewärmt, gebrannt und anschließend abgekühlt. Daraufhin verlässt der Rostwagen die Prozesszone 50 und gelangt zu der Abwurfstation 60.
Im Bereich eines Obertrums 5 werden die Rostwagen 3 in horizontaler Richtung geführt. Deshalb fällt das in der Beschickungsstation 40 in die Rostwagen eingebrachte Schüttgut 37 vor Erreichen der Abwurfstation 60 nicht aus dem Rostwagen 3 heraus.
In der Abwurfstation 60 werden die Rostwagen 3 gekippt, so dass das darin befindliche, thermisch behandelte Schüttgut 37 durch die Schwerkraft abgeworfen wird. Eine nähere Beschreibung des Abwurfs erfolgt zu 4. In der Abwurfstation 60 ist eine mechanische Trennvorrichtung 61 vorgesehen, die das Schüttgut 37 in einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil separiert. Die mechanische Trennvorrichtung 61 umfasst eine verstellbare Schneide 62 und eine Verstellvorrichtung 63. Der erste Anteil des Schüttgutes 37 fällt nach der Separation durch die mechanische Trennvorrichtung 61 in einen ersten Bunker 71, wohingegen der zweite Anteil in einen zweiten Bunker 75 hinabfällt. Der zweite Anteil enthält mindestens 50 Gew.-% einer Gesamtmenge, welche aus dem zuvor auf den Rostwagen aufgebrachten Rostbelag R und dem Seitenbelag S gebildet wird. Der erste Anteil enthält entsprechend weniger als 50 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% dieser Gesamtmenge.
Aus dem ersten Bunker 71 wird unter Verwendung eines Rückführbandes 81 mindestens ein Teil des ersten Anteils in den Rostbelagsbunker 41 der Beschickungsstation 40 zurückgeführt, um als neuer Rostbelag R verwendet zu werden. Aus dem zweiten Bunker 75, in dem der zweite Anteil gesammelt wird, wird über ein Produktband 85 fertiges, thermisch behandeltes Material als Produkt aus der Vorrichtung herausgeführt.
In 4 ist die Funktionsweise der mechanischen Trennvorrichtung 61 illustriert. Wie beschrieben umfasst die mechanische Trennvorrichtung 61 eine verstellbare Schneide 62 und eine Verstellvorrichtung 63. Die Pfeile 67 deuten einen Umlaufsinn des Wanderrosts 4 mit den Rostwagen 3 an. In dem obersten abgebildeten Rostwagen ist die Schüttung 37 noch komplett enthalten. Aus einem Rostwagen 3 darunter, der in der Umfangsrichtung 67 bereits etwas weiter voran bewegt wurde, wird gerade der Inhalt abgeworfen. Das thermisch behandelte Schüttgut 37 weist oft einen gewissen inneren Zusammenhalt auf und fällt dann im Wesentlichen in Form eines zusammenhängenden Blocks aus dem Rostwagen 3 hinaus. Die verstellbare Schneide 62 ist derart eingestellt, dass der im Abwurf befindlichen Block in den ersten und den zweiten Anteil zerspalten wird. Aber selbst wenn der gewisse innere Zusammenhalt des Schüttguts 37 nicht besteht, ist die mechanische Trennvorrichtung 61 in der Lage, das aus dem Rostwagen 3 herausfallende Schüttgut in den ersten und den zweiten Anteil zu trennen. Der erste Anteil 37a und der zweite Anteil 37b des Inhalts eines dritten, in der Umlaufrichtung 67 noch weiter voran bewegten und entleerten Rostwagens 3 sind ebenfalls abgebildet. Der erste Anteil 37a ist von der verstellbaren Schneide 62 in eine erste Einwurföffnung 72 des ersten Bunkers 71 aus 3 geleitet worden, während der zweite Anteil 37b in eine zweite Einwurföffnung 76 des zweiten Bunkers 75 aus 3 hineingefallen ist. Mittels der mechanischen Trennvorrichtung 61 sind der also erste Anteil 37a und der zweite Anteil 37b vollständig voneinander separiert worden.
Mit der Verstellvorrichtung 63 mit einem Elektromotor 64 kann ein Neigungswinkel 65 der verstellbaren Schneide 62 eingestellt werden. Dadurch wird bestimmt, wie der Block des Schüttguts 37 zerspalten wird. Insbesondere ist auf diese Weise ein Massenverhältnis zwischen dem ersten Anteil 37a und dem zweiten Anteil 37b einstellbar. Außerdem wird die Separation mittels Verstellung des Neigungswinkels 65 gegebenenfalls an geänderte Dicken des Rostbelags R in den Rostwagen 3 angepasst. Die Position der verstellbaren Schneide 62 wird von einem Positionssensor 66 erfasst.
In 3 sind ein erster Füllstandsensor 73, der eine Menge des ersten Anteils im ersten Bunker misst, sowie ein zweiter Füllstandsensor 77, der eine Menge des zweiten Anteils im zweiten Bunker misst, dargestellt. Zusätzlich erfasst eine erste Massenstrommessvorrichtung 82, die an dem Rückführband 81 angeordnet ist, die die Menge des zurückgeführten ersten Anteils. Entsprechend misst eine an dem Produktband 85 angeordnete zweite Massenstrommessvorrichtung 86 die Menge des als Produkt aus der Vorrichtung herausgeführten zweiten Anteils. Eine Regelung (nicht gezeigt) ist mit dem Füllstandsensor 42 des Rostbelagsbunkers 41, den Füllstandsensoren 73 und 77, den Massenstrommessvorrichtungen 82 und 86 sowie der mechanischen Trennvorrichtung 61 verbunden und benutzt die Signale als Regelparameter für einen Regelkreis zur Regelung des Füllstands oder Inventars im Rostbelagsbunker 41. Der Regler steuert dazu den Elektromotor 64 an, um den Neigungswinkel 65 der verstellbaren Schneide 62 zu verändern. Immer wenn der Füllstand oder das Inventar des Rostbelagsbunkers 41 niedriger ist als der Sollwert, wird die verstellbare Schneide zu einem größeren Neigungswinkel 65 hin bewegt. Ist hingegen der Füllstand oder das Inventar des Rostbelagsbunkers 41 höher als der Sollwert, wird die verstellbare Schneide 62 zu kleineren Neigungswinkeln 65 hin bewegt. Die Regelung berücksichtigt dabei auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Wanderrosts 4. Damit kann die Menge des abgetrennten ersten Anteils 37a einem Bedarf für neuen Rostbelag R angepasst werden.
Die Erfindung ermöglicht es, von dem thermisch behandelten Schüttgut 37 in der Abwurfstation 60 einen ersten Anteil zu separieren, der nur ein geringen Anteil des ursprünglich auf den Rostwagen 3 aufgebrachten Rostbelags R und Seitenbelags S aufweist. Der separierte erste Anteil 37a ist von besonderer Qualität und weist besonders gute Eigenschaften auf, da er überwiegend aus genau einmal gebrannten Pellets besteht. Insbesondere kann er deshalb in vorteilhafter Weise als neuer Rostbelag R verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Pelletbrennmaschine
2: Haube
3: Rostwagen
4: Wanderrost
5: Obertrum
6: Stetigförderer
7: Laufrolle
8: innere Schienenführung
9: äußere Schienenführung
10: Hub- oder Antriebsrad
11: Zahnlücke
13: Senk- oder Abtriebsrad
14: Zahnlücke
15: Untertrum
31: Rad
32: Querträger
33: Endstück
34: Seitenwand
35: Roststab
36: Rostfläche
37: Schüttgut
37a: erster Anteil des Schüttguts
37b: zweiter Anteil des Schüttguts
40: Beschickungsstation
41: Rostbelagsbunker
42: Füllstandsensor
50: Prozesszone
60: Abwurfstation
61: mechanische Trennvorrichtung
62: verstellbare Schneide
63: Verstellvorrichtung
64: Elektromotor
65: Neigungswinkel
66: Positionssensor
67: Umlaufrichtung
71: erster Bunker
72: erste Einwurföffnung
73: erster Füllstandsensor
75: zweiter Bunker
76: zweite Einwurföffnung
77: zweiter Füllstandsensor
81: Rückführband
82: erste Massenstrommessvorrichtung
85: Produktband
86: zweite Massenstrommessvorrichtung

Claims

Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut, umfassend eine in einer Bewegungsrichtung B umlaufen könnende Wanderrostkette bestehend aus einem endlosen Wanderrost (4) mit beweglichen Gliedern und einer Vielzahl von Rostwagen (3) mit einer Rostfläche (36) für das Schüttgut (37), eine Beschickungsstation (40) zum Aufbringen eines Rostbelags (R) auf die Rostflächen (36) der Rostwagen (3) und zum Aufbringen einer Beschickung (G) auf den Rostbelag (R), mindestens eine thermische Behandlungsstation (50) zur thermischen Behandlung des Schüttguts (37), wobei die Rostwagen (3) von der Beschickungsstation (40) kommend durch die mindestens eine Behandlungsstation (50) transportiert werden können, und eine Abwurfstation (60) zum Entfernen des thermisch behandelten Schüttguts (37) aus den Rostwagen (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Abwurfstation (60) eine mechanische Trennvorrichtung (61) zur räumlichen Separation eines ersten Anteils (37a) und eines zweiten Anteils (37b) des thermisch behandelten Schüttguts (37) der Rostwagen (3) während des Abwerfens aufweist, die derart eingerichtet ist, dass der separierte erste Anteil (37a) maximal 50 Gew.-% des Rostbelags (R) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rückführvorrichtung mit einem Rostbelagsbunker (41), durch die zumindest ein Teil des separierten ersten Anteils (37a) zur Beschickungsstation (40) zurückgeführt und als neuer Rostbelag (R) verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Bunker (71), in welchen der separierte erste Anteil (37a) abgeworfen wird und einen zweiten Bunker (75), in welchen der separierte zweite Anteil (37b) abgeworfen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennvorrichtung (61) ein verstellbare Schneide (62) und eine Verstellvorrichtung (63) zum Einstellen einer Position (65) der verstellbaren Schneide (62) aufweist, wobei die verstellbare Schneide (62) an einer Grenze zwischen einer ersten Einwurföffnung (72) des ersten Bunkers (71) und einer zweiten Einwurföffnung (76) des zweiten Bunkers (75) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der separierte erste Anteil weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% des Rostbelags (R) enthält.