DE2354604A1 - Reduktions-drehrohrofen mit einem verteilersystem - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORf lHPl.-PriYS D-I. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-1NG. FINSTERWALD dipl-ing. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE '

München, den 31. OXT. 1973 Hk/jo - A 2341

Allis-Chalmers Corporation, 1126 South 7Oth Street,

West Ulis-14, Wisconsin, USA

Reduktions-Drehrohrofen mit einem Verteilersystem

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen, der zu Zwekken,wie Reduzieren eines Eisenerzes ,in einen niedrigeren Oxidationszustand,- verwendet wird und der Düsen auf seiner Außenoberfläche befestigt hat, welche sich radial durch das Drehrohrofengehause erstrecken, um Luft und Brennstoff in den Drehrohrofen an sich axial und in Umfangsrichtung in einem Abstand befindenden Stellen entlang der Drehrohrofenlänge einzuspeisen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Drehrohrofen, bei welchem ein und dieselbe Düse verwendet werden kann, um abwechselnd sowohl den Brennstoff als auch die Luft dem Drehrohrofengut zuzuführen.

Es sind Drehrohrofen bekannt, bei welchen eine Vielzahl von Düsen vorgesehen sind, die sich durch das Drehrohrofengehäuse erstrecken, um Luft und Brennstoff in das . Innere bzw. in die Erzreduktionskammer des Drehrohrofens einzulassen. Eine Erzcharge ist in der Reduktionskammer vorgesehen, und diese wird in einen höheren Eisenzustand reduziert.

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Dr. Müller-Boro . .. . . Dr Manitz, · Dr. Deufel · Dipl.-Ing. Finsterwaid Dipl.-Ing. Grämkow

Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-Straße 1 7 Stuttgart-Bad Gannstatt, Marktstraße

Telefon (0531Ϊ73887 Telefon (0811) 293645, Telex5-22050 mbpat Telefon (0711) 567261

Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken, München, Kto.-Nr. 9822 Postscheck: München 95495

Beispiele von Drehrohröfen gemäß dem Stande der Technik sind aus der US-Patentschrift 1 216 667, der US-Schrift 2 091 850 und der US-Schrift 3 182 980 bekannt.

Bei den Drehrohrofen gemäß dem Stande der Technik werden Brennstoff und Luft durch die Düsen über eine Leitung zugeführt, die auf dem Äußeren oder auf dem Inneren des Drehrohrofens gehaltert ist« Diese Leitung ist mit den Düsen verbunden, um den Brennstoff und die Luft in die Reduktionskammer einzuspeisen. Gemäß dem Stande der Technik wurde eine Mischung aus Brennstoff und Luft durch die Düsen gleichzeitig eingelassen, oder es wurden Brennstoff durch eine Düse und Luft durch eine andere Düse eingeführt.

In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, lediglich ein Fluid durch eine Düse einzulassen, wenn diese unter dem Gut ist, und das andere Fluid nur einzuführen, wenn die Düse über dem Gut ist. Beispielsweise ist es in bestimmten Fällen wünschenswert, Brennstoff zur Reduktionskammer durch Düsen einzulassen, wenn diese direkt unter dem Bett der Charge vorbeilaufen, wodurch der Brennstoff direkt in die Charge strömt. Hat sich die Düse über das Bett der Charge hinausbewegt, wird der Brennstoff abgeschaltet, und es fließt kein Fluid durch die Düse. Gleichzeitig wird Luft zur Reduktionskammer über der Charge durch zusätzliche Düsen eingelassen. Bevor diese Luftdüsen unter dem Bett vorbeilaufen, wird die Luft abgedreht, so daß kein Fluid durch diese Düsen strömt, wenn diese unter dem Bett vorbeilaufen. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß eine sehr große Anzahl von Düsen erforderlich ist. Es ist nicht ungewöhnlich, etwa 300 Düsen in einem 45 m (150 foot) großen Drehrohrofen zu haben. Weiterhin sind diese Düsen

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extrem hohen Temperaturen in'der Größenordnung v©n 1093⁰C (2000°F) ausgesetzt« !fahrend das Fluid durch eine Düse fließt, ist das Fluid selbst bestrebt^ diese, zu kühlen«, Strömt jedoch kein Fluid durch die'Biise_s erreicht diese fast die Temperatur _ΰ die in der Reduktionskammer herrscht wodurch di<s <ä*f ektive Lebensdauer der Bus© verringert wird

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren, zur Reduktion · eines Erzes und eine Vorrichtung; zur Durchführung, des Verfahrens zu schaffen_s bei welchem bzw_o welcher die zahl der erforderlichen Düsen um die Hilf te reduziert und die Temperatur der Düsen verringert wird, indem Fluid durch die Düsen während eines wesentlichen Teils der Drehrohrofenrotation eingelassen wird.- '

Eine weitere -Aufgab®, der-Erfindung ist es_s ein Verfahren su schaffeiip Bei welchem sowohl Brermstoff als auch Luft durch die gleichen .Düsen an verschiedenen Drehstellen des Drehr©hrof©Bs eingelassen werden. ■·.-·"

Eine speziellere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Reduktion eines Erzes der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bsi welchem: der Brennstoff und die Luft durch die Düse mit einer Geschwindigkeit eingelassen werden, welche größer igt als die Flaimenausbreitungsgeschwindig= keit einer brennbaren Mischsmg des düreh die Düse strö-"" . menden Fluids*

Eine weitere Mn£gab's der Erfindisng ist₉ ein Verfahren für einen Erzredaakti©as»Drehrohrofen der vorstehend beschrie= benen Art zu schaffen ₈ bei welchem d®r Reduktions.br@nnstoff durch ©in© Düs©* eingelassen wlvä₉ während sich-diese. unter der Es»zcharge befindet,, und b@i" welchem wechselweise

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Luft durch die gleiche Düse eingeführt wird, während sich diese über der Erzcharge befindet.

Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, einen Drehrohrofen mit einer Fluidverteilereinrichtung zu schaffen, die wechselweise Brennstoff oder Luft zu jeder Düse an _N vorgewählten Punkten der Drehung der Düse bezüglich der Drehrohrofencharge zuführt.

Eine speziellere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Erzreduktions-Drehrohrofen der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem eine Ventileinrichtung sowohl den Brennstoff als auch die Luft mit einer einzigen Düse verbindet, um beide Fluide durch die gleiche Düse wahl- und wechselweise strömen zu lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es schließlich, einen Drehrohrofen der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem ein einziges Ventil verwendet ist, um entweder Brennstoff oder Luft durch die gleiche Düse an gewählten Punkten einer Drehung des Drehrohrofens wechselweise zu leiten.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drehrohrofens,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, wobei zusätzlich eine Betätigungseinrichtung der Fluidverteilereihrichtung dargestellt ist,

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Fig. 3 einen Querschnitt einer besonderen Ausführungsform eines Ventils, wobei die eine Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbunden ist, "

Fig. 4 das Ventil der Fig. 3, wobei beide Einlaßöffnungen geschlossen sind, und

Fig. 5 das gleiche Ventil, wobei die andere Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbunden- ist.

Der Drehrohrofen gemäß Zeichnung weist ein langgestrecktes zylindrisches Körperteil 6^ auf, welches eine zylindrische Reduktions- oder Verbrennungskammer 7 begrenzt. Das Gehäuse oder die innere Wand 8 des. Drehrohrofens kann aus einem beliebigen feuerfesten Material, wie z.B. Schamotte, hergestellt sein. Die Halterung und Drehung.des Drehrohrofens kann irgendeine bekannte Einrichtung besorgen. Eine derartige Einrichtung gehört zum Stande der Technik, bildet keinen Teil der Erfindung und ist demzufolge in der Zeichnung nicht dargestellt. Fig. 2 zeigt eine im allgemeinen mit 9 bezeichnete Erzcharge. Am rechten Ende des Drehrohrofens ist ein Hauptbrenner 11 vorgesehen, um den Drehrohrofen vorzuheizen.

Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und in Axialrichtung sich in einem Abstand befindenden Düsen-12 ist quer über der Oberfläche des Drehrohrofens vorgesehen und öffnen sich in die Kammer 7. Diese Düsen können in bekannter Weise ausgebildet sein und sind vorzugsweise gemäß unserer Anmeldung "Drehrohrofen-Düse" hergestellt. Die Düsen können durch die äußere Drehrohrofenplatte 13 in bekannter Weise, wie z.B. durch Verschweißen, gehaltert sein. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung sich in einem Abstand be-

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findenden Brennstoff- und Luftleitungen 14 bzw. 16 ist ebenso quer über der Oberfläche des Drehrohrofens gehaltert. Eine beliebige Einrichtung in der Form einer Sammelleitung (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, um Brennstoff und Luft zu den Leitungen 14 und 16 zuzuführen.

Eine Fluidverteiler-einrichtung 17 verbindet die entsprechenden Brennstoff- und Luftleitungen mit den zugeordneten Düsen. Diese Fluidverteilereinriehtung kann eine Vielzahl von Ventilen oder gemäß Zeichnung ein einziges Dreiwegventil 18 und eine Fluidübertragungsleitung 19 aufweisen, die die Auslaßöffnung des Ventils 18 mit den zugehörigen Düsen 12 verbindet. Die besondere Ausbildung des Ventils 18 geht aus den Fig. 3 bis 5 hervor. Das Ventil besteht aus einem Ventilkörper 20 mit zwei gegenüberliegenden Einlaßöffnungen 21 und 22 und einer einzigen Auslaßöffnung 23. Ein Drehabsperrglied 24 mit einem Durchlaß 26 in der Ausbildung gemäß Zeichnung ist drehbar in dem Ventilkörper gehaltert und hat einen Ventilschaft 27, der an dem Absperrglied befestigt ist und sich zu dem Äußeren des Ventilkörpers erstreckt.

Zur Reduzierung eines Eisenerzes wird in vielen Fällen ■ der Brennstoff aus der Leitung 14 durch die Düsen 12 zugeführt, während diese sich unter der Charge 9 befinden. Dieser Brennstoff wird nur eingelassen, während sich die Düsen unter der Charge befinden, und Luft aus der Leitung 16 durch die gleichen Düsen zugeführt, während diese sich über der Charge 9 befinden. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung vorgesehen, die das Ventil 18 in der Weise betätigt, daß wechselweise Brennstoff oder Luft durch jede der Düsen zugeführt wird.

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Ein bevorzugter, relativ billiger, mechanisch wirksamer Mechanismus zur Steuerung der Brennstoff- und Luftströmung in die Kammer 7 geht am klarsten aus Fig. 2 hervor«, Obgleich dieser Steuermechanismus sehr gut verwendet werden kann, können andere Einrichtungen zur Betätigung der Fluidverteilereinrichtung 17, wie ζ_βΒ_β ein magnetventilbetätigtes hydraulisches oder pneumatisches Betätigungsorgan_? Anwendung finden ο Gemäß -Fig«, 2 ist ein Rahmen 28 um den Drehrohrofen 6 herum vorgesehen. Dieser Rahmen 28 weist vier

geeignet angeordnete AuslÖsung'selnriclitungen 29, 51, und 33 auf.

Jeder Ventilschaft 27 ist mit einer loekanplatte 34 verbunden, die drehbar auf Bügeln 3δ gehaltert ist, die mit dem Äußeren des Dr ehr ohr of ens verbunden sind, der sich mit diesen drehen kann. Jede Nockenplatte 34 besitzt vier . Nocken 37„ 38 _p 39 und 41, die am Umfang der Platte gehaltert sind* Die ,Nocken sind voneinander in einem Abstand von. im wesentlichen 90° verteilt und so angeordnet, daß sie mit einer besonderen Auslöseeinrichtung zusammenwirken, wenn' sie sich in der radial äußersten Stellung bezüglich der Achse des Drehrohrofens^befinden.

Nachfolgend wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben. Um die Funktionsweise besser verstehen zu können; wird bei den Auslöseeinrichtungen auf die Zeichnung Bezug genommen, wobei mit dem Auslöser 33 begonnen und in Richtung der Rotation des Drehrohrofens laufend die Stellungen "Luft weg", "Brennstoff einⁿ _s "Brennstoff · weg" und "Luft ein" durchlaufen werden. Es wird nun ein Ausgangspunkt angenommen, und es ist der Nocken 38 im Begriff, den "Brennstoff ein"-Auslöser 29 zu berühren. Dies bewirkt, daß das Ventil 18 in die Stellung gemäß Fig. 5

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gelangt und die Brennstoffleitungen 14 mit den zugeordneten Düsen durch die Übertragungsleitungen 19 verbunden sind. Während der Drehrohrofen sich weiter dreht, berührt, der Nocken 39 den Auslöser 31, und das Ventil 18 gelangt in die abgeschaltete Stellung gemäß Fig. 4. Bei einem weiteren Drehen des Drehrohrofens berührt der Nocken 41 den Auslöser 32, und es wird das Ventil in die Stellung gemäß Fig. 3 geschaltet, wodurch Luft aus den Leitungen 16 durch die verbundenen Düsen 12 strömen kann. Eine weitere Drehung des Drehrohrofens bewirkt, daß der Nocken 57 mit dem Auslöser 33 zusammenwirkt und hierbei das Ventil 18 in die der Fig. 4 gegenüberlifegende Stellung gelangt, wodurch der Luftstrom zu den Düsen unterbrochen wird. Dieser Vorgang einer wechs&I*eisen Zuführung von Luft und Brennstoff durch die Düsen wiederholt sich,während sich der Drehrohrofen dreht.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß sowohl Brennstoff als auch Luft wechselweise durch jede der Düsen 12 eingelassen wird. Dies hat zur Folge, daß die Anzahl der erforderlichen Düsen gegenüber jenen Drehrohrofen mit für Brennstoff und Luft getrennten Düsen um die Hä?.fte verringert werden kann. Da weiterhin Brennstoff oder Luft durch jede Düse während eines wesentlichen Teiles der Drehbewegung des Drehrohrofens strömt, wird infolge des relativ kühleren Brennstoffes bzw. der relativ kühleren Luft, der bzw. die durch die Leitungen auf dem Äußeren des Drehrohrofens strömt, die Düsentemperatur verringert. Der Steuermechanismus kann auch so angebracht sein, daß die Luft, welche durch die Düse strömt, nur abgeschaltet ist, wenn die Brennstoffzufuhr geöffnet ist, und dadurch fortwährend ein Fluid durch die Düsen strömt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Reduzierung einer Erzcharge in einem Drehrohrofen mit zu dem Inneren des Drehrohrofens offenen Düsen, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß ein erstes Fluid durch jene Düsen zugeführt wird, die sich unter der Charge "befinden., daß das Strömen des ersten Fluids durch diese Düsen unterbrochen wird, wenn sich, die Düsen nicht mehr unter der Charge be-... finden, daß ein zweites Fluid durch diese Düsen zugeführt wird, wenn diese sich über der Charge befinden, daß das Strömen des zweiten Fluids durch diese Düsen unterbrochen wird, wenn die Düsen sich wieder unter der Charge befinden, daß das erste und das zweit.e Fluid durch die Düsen mit einer Geschwindigkeit strömen, die größer ist als die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit einer'brennbaren Mischung der beiden Fluidarten, und daß dieser Zyklus fortgesetzt wird, während das Reduktionsverfahren andauert.

   'Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechen der Strömung des einen Fluids im wesentlichen gleichzeitig mit dem Zuführungsbeginn des anderen Fluids erfolgt, um eine Strömung von Fluid durch die Düsen fortwährend aufrechtzuerhalten.

   Erzreduktionsdrehrohrofen zur Durchführung des Verfah- ' rens nach Anspruch 1, dadurch ge. Ic e η η ze i c h η e t, daß eine langgestreckte drehbare zylindri-■" sehe Kammer (7) vorgesehen ist,, die eine zu reduzierende Charge (9) im Inneren enthält, daß eine Düse (12) an d'em Drehrohrofen ia gehaltert ist und in einer

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   lluidverbindung mit der Kammer steht, daß die Düse sich mit dem Drehrohrofen dreht und .abwechselnd unter und oberhalb der Charge vorbeiläuft, daß ein Drehventil (18) vorgesehen ist, das eine erste und eine zweite Einlaßöffnung (21, 22) und eine Aus laß öffnung (23) aufweist und abwechselnd jede Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbinden kann, daß erste und zweite Leitungen ^14 und 16) vorgesehen sind, die auf dem Äußeren des Drehrohrofens gehaltert sind und in- entsprechender Weise in einer ETuidverbindung mit der ersten und der zweiten Einlaßöffnung stehen, daß eine Übertragungsleitung (19) vorgesehen ist, die eine Fluidverbindung zwischen der Auslaßöffnung und der Düse herstellt, und daß ein Betätigungsmechanismus vorgesehen ist, welcher an dem Drehrohrofen gehaltert ist und mit dem Drehventil, wirksam verbunden ist, um ■ zu bewirken, daß das Drehventil die erste Leitung mit der Düse verbindet, wenn diese sich unter der Charge befindet, und das Drehventil wechselweise die zweite Leitung mit der Düse verbindet, wenn diese sich über der Charge befindet.

   4. Erzreduktions^-Drehrohrofen nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus eine Hockenplatte (34-) aufweist, die an dem Drehrohrofen gehaltert und so verbunden ist, daß das Drehventil gedreht wird, daß eine Vielzahl von Nocken (37s 38» 39» 4-1) vorgesehen ist, die auf der Nockenplatte befestigt sind, und daß eine Auslöseeinrichtung (29, 31, 32, 33) in einem Abstand von dem Drehrohrofenäußeren angeordnet ist, die mit den Nokken zusammenwirken kann.

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   5. Erzreduktions-D_rehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Nockenplatte so befestigt ist_s daß sie sich um eine Achse drehen ■ kann, welche koaxial zur Achse des~Drehventilä gelegen isi;»

   ο Erzreduktions-Drenrohrofen nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungsmechanismus ein Magnetventil aufweist, welches so geschaltet ist, daß es einen hydraulischen oder pneumatischen Motor wahlweise betätigt, um das Brehventil zu drehen. '

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