DE2158317A1 - Brennvorrichtung zum brennen von erzkuegelchen und dergleichen koerpern - Google Patents

Brennvorrichtung zum brennen von erzkuegelchen und dergleichen koerpern

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DE2158317A1 DE2158317A DE2158317A DE2158317A1 DE 2158317 A1 DE2158317 A1 DE 2158317A1 DE 2158317 A DE2158317 A DE 2158317A DE 2158317 A DE2158317 A DE 2158317A DE 2158317 A1 DE2158317 A1 DE 2158317A1
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27B21/06Endless-strand sintering machines

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Description

Patentanwalt Patentanwälte
Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat.Wolf-Pleter Henkel
D-757 Baden-Baden Balg D ί ρ I. - I Π g. Ralf M. Kern
£ Dr. rer. nat. Lothar Feller
D* MMiWi 90
Eduard-Sdmld-Str. 2 r -| Tel.: (0811) 663197
Koninklijke Nederlandsche "* .
Hoogovens en Staalfabrieken N*V. '— ""■"■"
I.jmuiden, Niederlande
L J 24» November 1971
B«*mi Brennvorrichtung zum Brennen von Erzkügelchen und
dergleichen Körpern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennvorrichtung mit zu einer Kette zusammengefügten fahrbaren Rosten für das Brennen von ErzkUgelchen (Erzpellets) oder dergleichen Material, wobei die Vorrichtung hintereinander wenigstens eine Trockenzone, eine Brennzone und zwei Kühlzonen aufweist und Mittel zum Zuführen von Wasser in die zweite Kühlzone vorgesehen sind.
Bei früher verwendeten Brennvorrichtungen dieser Bauart wird Luft in Aufwärtsrichtung durch die Kühlzone geführt, wobei die Kühlluft aus der ersten Kühlzone als Verbrennungsluft für die Brennzone und in einem Teil der Trockenzone als Trockenmedium verwendet wird. Der zweiten Kühlzone wird von oben her Kühlwasser derart zugeführt, daß die sich senkrecht aufwärts bewegende Kühlluft mit Wasserdampf vermischt wird. Dieses Gemisch wird dann häuf ig zu einem an«·, deren Bereich der Trockenzone geführt, um das zu brennende Material vorzutrocknen. Zum Durchblasen der Kühlluft durch die zwei Kühlzonen ist ein einziger Ventilator angebracht.
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Es hat sich gezeigt, daß die vorgenannte Brennvorrichtung erheblich verbessert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es zunächst, die notwendige Länge der Kühlzonen zu verkürzen und die Kühlung zu verbessern. Bei entsprechenden Bemühungen hat es sich gezeigt, daß bestimmte Paktoren eine solche Verkürzung der Kühlzonen erschweren.
Weil bei den bekannten Vorrichtungen die Kühlluft über die ganze Länge der Kühlzonen von unten nach oben durch das zu kühlende Bett geleitet Wird, bleibt über die Gesamtlänge dieser Zonen auch ein Temperaturgradient in dem zu kühlenden Λ Material bestehen. Sobald das zu behandelnde Material der Anforderung unterworfen wird, daß es beim Austritt aus der Kühlzone hur eine bestimmte Höchsttemperatur haben darf, wird ein großer Teil dieses Materials unerwünschterweise sehr viel kälter sein als diese erforderliche Höchsttemperatur.
Ein anderer Nachteil ergibt sich bei dem Zuführen von Kühlwasser in die zweite Kühlzone. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein ziemlich großer Anteil dieses Wassers schon in dem aufwärtsströmenden Luftstrom bzw. innerhalb einer dünnen oberen Schicht des zu kühlenden Materials verdampft. Dieser Kühlwasseranteil ist hinsichtlich seiner kühlenden Wirkung kaum wirksam, erhöht aber doch den Taupunkt des Luftwasserdampfgemisches in einer störenden Weise, wodurch Beschränkungen bei der Verwendung dieses Gemisches als trocknendes Medium in den Trockenzonen eintreten. Erfindungsgemäß wird deshalb zusätzlich angestrebt, mit wenig Wasser eine wirksamere Kühlung zu erreichen, wobei es bei den bisherigen Brennvorrichtungen nicht gut möglich ist, Wasser mit dem Kühlluftstrom auf die untere Seite der Rostwage'n zu sprühen. Dieses Wasser würde das zu kühlende Material einerseits teilweise gar nicht erreichen und andererseits an den fahrbaren Rosten einen zusätzlichen Verschleiß durch Korrosion verursachen.
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Demgemäß Ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennvorrichtung der eingangs definierten Art die erste Kühlzone an der Abzugseite des Kühlmittels oberhalb der fahrbaren Roste durch Kanäle mit der Brennzone und der Trockenzone verbunden ist und daß die zweite Kühlzone mit Hilfe eines Saugventilators in von oben nach unten gehender Richtung durchströmt wird, welcher an den Rauchgaskamin der Brennvorrichtung angeschlossen ist. ■
Bei dieser Ausbildung wird in den zwei Kühlzonen das Bett mit dem zu kühlenden Material von zwei verschiedenen Seiten her abgekühlt, so daß eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Material erreicht wird.
Wenn also bis auf eine konstante Höchsttemperatur des Materials gekühlt werden soll, kann auf diese Weise die mittlere Temperatur des Materials erhöht werden, wodurch wiederum die Möglichkeit einer Verkürzung der Kühlzonen gegeben ist. Weiter *' wird damit gewährleistet, daß alles zugeführte Kühlwasser auch eine kühlende Wirkung auf das Material ausübt, da dieses Wasser, in Form von Wasserdampf, vollständig durch das Bett mit dem zu kühlenden Material gesaugt wird.
In der Trockenzone wird dann als trocknendes Medium an keiner Stelle mehr ein Gasgemisch mit einem unnötig hohen Wasserdampfgehalt benutzt. Die Gefahr der Kondensation des Wassers in diesen Trockenzonen wird deshalb ganz vermieden. -
Es ist zu bemerken, daß bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Brennvorrichtung die gesamte,von dem kühlenden Medium in der zweiten Kühlzone aufgenommene Wärme abgeführt wird, weil dieser Teil des kühlenden Mediums vollständig zum Kamin geleitet wird. Zwar ist es erfindungsgemäß notwendig, einen zusätzlichen Saugventilator für die zweite Kühlzone anzuordnen,
- 4 309823/04 A3 ,-v,;?
doch hat sich gezeigt, daß dieser Aufwand nicht sehr schwer wiegt und von den niedrigeren Investierungskosten durch die mögliche Verkürzung der Kühlzonen reichlich aufgewogen wird. Die genannten in Kauf genommenen Kaminverluste sind ebenfalls nicht entscheidend, weil die Menge der Kühlluft durch die erste Kühlzone auf den Bedarf an trocknendem Medium in der Trockenzone und der Verbrennungsluft in der Brennzone abgestimmt werden kann. Insgesamt sind also die Kaminverluste nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht größer.als nach dem bekannten Verfahren. Da das trocknende Medium in den Trockenzonen wasserfrei ist, wird auch eine zusätzliche Vereinfachung in der Betriebsführung der Brennvorrichtung möglich.
Entscheidend für den mit der Erfindung erzielten technischen Fortschritt ist vor allem, daß durch die gleichmäßigere Temperaturverteilung in dem gekühlten Produkt die mittlere Temperatur dieses Produktes auf einen höheren Wert eingestellt werden kann, wobei für die weitere Verarbeitung der auf diese Weise hergestellten Pellets, insbesondere deren gleichmäßigere Temperaturbehandlung wichtig ist, wodurch die Staubbildung (z.B. Gichtstaub) der Pellets vorteilhaft beeinflusst wird.
Bei früheren Vorschlägen zur Dosierung der Wasserzugabe zur zweiten Kühlzone erfolgt diese beim Anfang der zweiten Kühlzone. Dabei wird von dem Gedanken ausgegangen, daß die Wasserdosierung auf die noch warmen Pellets in der Nähe des Endes der zweiten Kühlzone Anlaß zu Dampfbildung vom Pellet-Bett beim Verlassen der Kühlzonen geben könnte. Diese Dampfbildung würde außerdem Staub von den Pellets in den Betriebsraum mitreißen. Mit dem vorgeschlagenen Kühlverfahren wird überraschenderweise auch fast kein Dampf und Staub mehr von den gekühlten Pellets nach dem Verlassen der Kühlzone abgegeben. Dies is.t sogar dann der Fall, wenn die Verteilung der Kühlwasserzuführung bis in die Nähe des Endes der zweiten Kühlzone oberhalb der Kette der fahrbaren Roste erfolgt.
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Die besten Kühlerfolge können nach der Erfindung dadurch erreicht werden, daß das Verteilersystem für Kühlwasser in der zweiten Kühlzone von einem Punkt ab angeordnet ist, der in einem Abstand vom Anfang dieser Kühlzone liegt, weicher ungefähr 15 % bis 30 % der Länge dieser Kühlzone beträgt und sich bis in die Nähe des Endes dsr Kühlzone erstreckt. Normalerweise werden die Pellets die zweite Kühlzone noch mit einer zu hohen Temperatur erreichen, so daß eine sofortige Wasserkühlung schon dort erwünscht ist. Der Anfangspunkt für die Wasserkühlung soll vorzugsweise an einer Stelle gewählt werden, wo die heißesten Pellets auf eine Temperatur von 300° bis 350° C abgekühlt worden sind. Falls man optimale Kühlerfolge erreichen will, soll die Wasserkühlung auch nicht erst dort anfangen, wo die Temperatur der Pellets schon viel niedriger ist. Es hat andererseits auch wenig Sinn, die Wasserkühlung derart intensiv zu führen, daß die Temperatur der heißesten Pellets zuletzt weit unterhalb 100° C liegt.
Um stets die besten Bedingungen verwirklichen zu können, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß das Verteilersystem bezüglich Menge und Verteilung des Wassers einstellbar ausgebildet wird. Diese Einstellbarkeit eignet sich sehr gut für eine Automatisierung, bei der das einstellbare Verteilersystem erfindungsgemäß über einen Regler in Abhängigkeit von der Temperatur des gebrannten Materials am Anfang und am Ende des KUhlwasserverteilsystems gesteuert wird. Je nachdem, ob die Anfangstemperatur höher ist, soll der Anfangspunkt der Wasserkühlung mehr nach hinten verlegt werden. Ist die Endtemperatur höher, soll entsprechend die Gesamtmenge des Kühlwassers erhöht werden. .
Wie vorstehend bereits ausgeführt, können die Kaminverluste der Brennvorrichtung auf ein Minimum beschränkt werden, wenn · die Menge der Kühlluft, welche die erste Kühlzone passiert,
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- 6 - 215831
auf die in der Brennzone benötigte Menge der Verbrennungsluft und auf die erwünschte Trockenleistung dieser aufgewärmten Kühlluft in der Trockenzone abgestimmt ist. Im allgemeinen führen lediglich Variationen in der Güte des zu brennenden Ausgangsmaterials und in der Betriebsführung der Brennvorrichtung zu abweichenden Ergebnissen,
Um gewisse Anpassungen und Korrekturen in der Betriebsführung durchführen zu können, ist nach der Erfindung im Verbindungskanal zwischen der ersten Kühlzone und der Trockenzone ein Ventilator angeordnet und sind zu beiden Seiten dieses Ventilators eine Eintrittsleitung und eine Austrittslei-tung an diesen Verbindungskanal angeschlossen, welche je einen einstellbaren Durchlaß besitzen. Die Eintrittsleitung kann z.B. zusätzlich Kaltluft aus der Umgebung ansaugen, falls die erwünschte Menge des -trocknenden Mediums volumenmäßig zu gering ist oder zu heiß ist. Die Austrittsleitung kann an dem Kamin angeschlossen sein und verwendet werden, um einen Oberschuß an Heißluft abführen zu können, falls die Menge des trocknenden Mediums zu groß ist.
Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt;
Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Brennvorrichtung,
Pig. 2 Einzelheiten aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und
Fig. 3 den Temperaturverlauf durch ein Pellet-Bett bzw. eine Pellet-Schichtung.
In Fig. 1 ist ein aus fahrbaren Rosten zusammengesetzter Kettenrost 1 dargestellt, welcher über zwei Sätze von Kettenrädern 2 und 3> in Pfeilrichtung bewegt wird.
- 7 309 823/04 43
Dieser Kettenrost 1 durchläuft dabei hintereinander eine erste $rockenzone 4, eine zweite Troekenzone 5, eine Brennzone. 6, eine erste Kühlzone 7 und eine zweite Kühlzone 8. Die Kühlzonen 7 und 8 sind mit Hauben versehen, welche zum Zu- und Abführen gasförmiger Medien zum bzw. vom Kettenrost dienen. Zum Bewegen dieser gasförmigen Medien sind verschiedene Ventilatoren angeordnet, wie z.B. ein Blaslüfter 10 für die Zufuhr von Luft zur ersten Kühlzone 7 und ein Sauglüfter 11 zum Wegsaugen von Kühlluft aus der zweiten Kühlzone 8 durch eine Leitung 18 zum Kamin 9* Ein System von Anjägerlüftern 12 dient zum Absaugen von Verbrennungsgasen aus der Brennzone 6 und zu deren Weiterleitung zur Trockenzone 4.Zum Absaugen dieser Verbrennungsgase aus der Trockenzone 4 zum Kamin 9 ist ein Absauglüfter IJ vorgesehen. Die Anjägerlüfter 14 bewirken das Absaugen erwärmter Kühlluft aus der ersten Kühlzone 7 und zu deren Weiterförderung über einen Kanal 19 zur zweiten Trockenzone 5· Mittels eines Absaugiüfters 15 werden die Verbrennungsgase aus einem Teil der Brennzone β sowie die Trockenluft , welche die Trockenzone 5 passiert hat, abgesaugt« - ■ '„
In Fig. 1 sind ferner eine Anzahl Brenner 16 eingezeichnet, welche innerhalb der Brennzone 6 eine Gastemperatur von ungefähr I32O0 C aufrechterhalten. In der Kühlzone 8 sind Wassersprühdüsen 17 vorgesehen, welche über die ganze Länge dieser Zone das gebrannte Material bespritzen bzw. besprühen können. Es ist aus dieser Figur erkennbar, daß das Kühlmittel in den Kühlzonen 7 und 8 in entgegengesetzter Richtung durch die " Schicht der gebrannten Pellets geführt wird. Dabei wird das in der Kühlzone 8 zugegebene Wasser bzw. der sich daraus gebildete Wasserdampf von oben nach unten durch die Schicht des zu kühlenden Materials hindurchgesaugt. Bei der dargestellten Vorrichtung stehen die Längen der verschiedenen Zonen zur Länge der Brennzone 6 in folgender Beziehung:
- 8 309 823/04.43' , .... -,..,.·.
- 8 - 32 % 215831?
erste Trockenzone 35 %
zweite Trockenzone 58 %
erste Kühlzone 27 %
zweite Kühlzone
Diese Verhältnisse sind jedoch nur als ein Ausführungsbeispiel zu versehen, da sie an sich wieder von anderen Paktoren abhängig sind, wie z.B. von der Druckverteilung durch die ganze Vorrichtung.
In der zweiten Trockenzone 5 sind ebenfalls (nicht näher bezeichnete) Brenner vorgesehen, welche von gleicher Bauart sind wie die Brenner 16 der Brennzone 6 und welche, falls notwendig, dazu dienen können, die Temperatur des Trocknungsmediums noch weiter zu erhöhen.
Als Abzweigung von Kanal 19 ist eine Austrittsleitung 20 dargestellt, welche mit einer Regelklappe 21 versehen ist. Diese Austrittsleitung 20 geht zum Kamin 9· Mit Hilfe der Regelklappe 21 kann die Menge des trocknenden Mediums verringert werden. In entsprechender Weise ist an der Eintrittsseite des Lüfters 14 eine Eintrittsleitung 22 mit Regelklappe 23 angeordnet, welche dazu dient - falls notwendig - die Menge des trocknenden Mediums für Trockenzone 5 zu vermehren und/ oder in seiner Temperatur zu erniedrigen.
In Pig. 2 ist die zweite Kühlzone 8 in vergrößertem Maßstab schematisch dargestellt. Auf dem Kettenrost 1 bewegt sich die gebrannte Pellet-Masse in Pfeilrichtung. Innerhalb einer Haube 25 ist eine Anzahl von Wasserspritzdüsen 17 angeordnet, welche aus einer zentralen Wasserzufuhr gespeist werden, jedoch jeweils einzeln an diese zentrale Wasserzufuhr 26 über Zufuhrrohre 27 angeschlossen sind. In jedem dieser Zufuhrrohre 27 ist ein Regelventil 28 angeordnet. In der Figur sind nur als Beispiel fünf Sprühdüsen 17 dargestellt, wobei diese
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Anzahl je nach Bedürfnis geändert werden kann. Jedes Regelventil 28 ist über eine betätigende Verbindung 29 an einen Regler 30 angeschlossen, welcher jedes der Regelventile 28 gesondert in jeder Lage zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen bewegen kann..
Der Regler 30 regelt den Stand der Ventile 28 derart, daß das erste Wasser an einer Stelle gespritzt wird, wo die Temperatur der Pellets einen bestimmten erwünschten Wert hat, wobei die totale Menge des gespritzten Wassers vom Regler in Abhängigkeit von einem zweiten Soll-Temperaturwert der Pellets am Ende der Kühlzone 8 eingestellt wird. Dazu empfängt der Regler 30 Signale von Temperaturfühlern 3I und 32, welche an den Stellen angeordnet sind, wo bei normalem Betrieb das erste Wasser gespritzt wird bzw. sich das Ende der Kühlzone befindet.
In Figur 3 ist mit Hilfe einiger Diagramme die Wirkung der Brennvorrichtung erläutert. Senkrecht ist dabei die Dicke des Pellet-Betts auf dem Kettenrost 1 eingetragen, waagerecht die Temperatur der Pellets. Linie a gibt den Temperaturverlauf im Pellet-Bett an der Stelle wieder, wo der Kettenrost 1 die Kühlzone 8 erreicht. Daraus geht hervor, daß die unteren Pellets ungefähr die Temperatur der kalten Kühlluft angenommen haben, während die oberen Pellets des Bettes noch eine Temperatur von ungefähr 550° C besitzen. Mit Linie b ist der Temperaturverlauf über die Höhe des Bettes an der Stelle dargestellt, an der sich das Ende der Kühlzone 8 befindet, und zwar für den Fall, bei dem nur vom Lüfter 11 von oben nach unten Kühlluft durchgesaugt wird, ohne daß Wasser gespritzt wird. Der Verlauf dieser Linie ist in der Praxis stark von der Menge der durehgesaugten Kühlluft abhängig, so daß diese Linie nur für einen einzigen typischen Betriebsumstand gilt.
- 10 309823/0A43
215831?
- ίο «
Aus Fig. j5> Linie b, geht ferner hervor, daß die"Oberen Pellets die Umgebungstemperatur angenommen haben, weil die im Bett anwesende Wärme jetzt nach unten abgeführt wurde. Dabei sind die unteren Pellets noch deutlich zu warm. Aus dem Verlauf der Linie b geht jedoch hervor, daß auf diese Weise der große Temperaturunterschied zwischen den wärmsten Pellets und der mittleren Temperatur des Bettes erheblich geringer geworden ist. Linie c zeigt den Temperaturverlauf der Pellets am Ende der Kühlzone 8 für den Fall,, daß von den Spritzdüsen IJ zusätzlich Wasser gespritz wird. Die Menge des Wassers ist dabei so groß gewählt worden, daß die heißesten Pellets eine Temperatur von ungefähr 90° C besitzen. Zum Vergleich mit diesem Kühlerfolg ist Linie d wiedergegeben. Diese Linie d gibt die Temperaturverteilung im Pellet-Bett an der Stelle des Endes der Kühlzone 8 wieder, falls das Erfindungsprinzip nicht verwendet wird. Dabei wird nach der bisherigen Methode durch die zweite Kühlzone Kühlluft senkrecht nach oben geblasen, wobei die gleiche Menge an Kühlluft und die gleiche Menge an Wasser dosiert werden wie in dem mit Linie c bezeichneten Fall. Bei Vergleich der Kurven c und d geht deutlich hervor, daß im Fall der Linie d· ein sehr großer Prozentsatz der Pellets noch eine Temperatur besitzt, welche weit höher als 100° C liegt. Diese Pellets werden deshalb nach dem Verlassen der Kühlzone sehr trocken sein und können zu Schwierigkeiten durch Staubbildung führen. Da Kurve c konvex verläuft anstatt wie Kurve d konkav, wird die Temperatur der heißesten Pellets auf unterhalb 100° C zurückgebracht, wodurch diese Pellets besser befeuchtbar werden.
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Brerinvorrichtung mit zu einer Kette zusammengefügten fahrbaren Rösten zum Brennen von Erzkügelchen (Erzpellets) und dergleichen Material, wobei die Vorrichtung hintereinander wenigstens eine Trockenzone, eine Brennzone und zwei Kühlzonen aufweist und Mittel zum Zuführen von Wasser in die zweite Kühlzöne vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kütilzone (7) an der Zugseite des Kühlmittels oberhalb der fahrbaren Roste durch Kanäle mit der Brennzone (6) und der Trockenzone (5) verbunden ist, und daß die zweite Kühlzöne (8) mit Hilfe eines Saugventilators (11) in von oben nach unten gehender Richtung durchströmt wird, welcher an dem Rauchgaskamin der Brennvorrichtung angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kühlzone (8) ein Verteilersystem (26, 17) für Kühlwasser oberhalb der fahrbaren Roste von einem Punkt ab angeordnet ist, der in einem Abstand vom Anfang dieser Kühlzone liegt, welcher ungefähr 15 % bis 30 % der Länge dieser Kühlzone beträgt und sich bis in die Nähe des Endes der Kühlzone erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilersystem (26, 17) nach Menge und Verteilung des Wassers einstellbar ausgebildet ist.
k. Vorrichtung nach Anspruch 3.» dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Verteilersystem (26, 17) über einen Regler (30) in Abhängigkeit von der Temperatur des gebrannten Materials am Anfang und am Ende des Kühlwasserverteilersystems gesteuert wird.
309823/0AA3 .
?15831?
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungskanal zwischen der ersten KUhlzone (7) und der Trockenzone ein Ventilator (14) angeordnet ist und daß zu beiden Seiten dieses Ventilators eine Eintrittsleitung und eine Austrittsleitung an diesem Verbindungskanal anschließen, welche je einen gesondert einstellbaren (Drosseln 21 und 2J>) Durchlaß (20 und 22) zum einstellbaren Zuführen bzw. Abführen von Umgebungsluft zu oder aus dem System besitzen.
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leerserte
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