DE2354604C3

DE2354604C3 - Ore reduction rotary kiln

Info

Publication number: DE2354604C3
Application number: DE19732354604
Authority: DE
Inventors: Eugene Frank Wauwatosa Wis. Rossi (V.StA.)
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1972-10-31
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1976-04-15

Description

Leitungen (14. 16) beaufschlagten Manteldüsen (12) 20 säzlich auch die Einleitung von Luft durch das Ring-Lines (14, 16) acted upon by jacket nozzles (12) 20 additionally the introduction of air through the ring

leitungssystem in das Innere des Ofens möglich.piping system into the interior of the furnace is possible.

Es sind aber keine Umschaltorgane im Leitungssystem vorgesehen, so daß entweder nur Luft oder ein Reduktionsgas in das Innere eingeleitet werden kann.But there are no switching devices in the line system, so that either only air or one Reducing gas can be introduced into the interior.

Di- DT PS 6 18 872 zeigt einen im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Drehrohrofen mit Umschaltorganen in einem Leitungssystem an einer Stirnseite des Drehrohrofens, so daß bei einem Umschalten von einem ersten Medium auf ein zweites eineDi- DT PS 6 18 872 shows one in the generic term of the Main claim specified rotary kiln with switching elements in a line system on one Front side of the rotary kiln, so that when switching from a first medium to a second one

angeordnet sind.are arranged.

2. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an ein Umschaltorgan (18) mehrere Manteldüsen (12) angeschlossen sind.2. Ore reduction rotary kiln according to claim 1, characterized in that a switching element (18) several jacket nozzles (12) are connected.

3. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an ein Umschaltorgan (18) angeschlossenen Manteldüsen (12) auf einer axialen Mantellinie liegen.3. Ore reduction rotary kiln according to claim 2, characterized in that the jacket nozzles (12) connected to a switching element (18) lie on an axial surface line.

4. Erzreduktions-Drehrohrofen nach den Ansiprü-4. Ore reduction rotary kiln according to the Ansi test

inin

chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das 30 gewisse Zeit vergeht, bis das zweite Medium wirksam -- - - wird, d.h. tatsächlich in das Innere des Ofens eintritt, daChen 1 to 3, characterized in that the 30 certain time elapses before the second medium takes effect - - - will, i.e. actually enter the interior of the furnace, there

zuvor noch das sich im Rohrleitungssystem zwischen Umschaltorgan und Manteldüse befindliche erste Medium ausgeblasen werden muß. Ein exaktes und schnellesbeforehand, the first medium located in the pipeline system between the switching element and the jacket nozzle must be blown out. A precise and fast one

Umschaltorgan (18) ein Drehventil ist, das Abhängigkeit der Drehbewegung des Drehrohrofens (6) steuerbar istThe switching element (18) is a rotary valve which can be controlled as a function of the rotary movement of the rotary kiln (6)

5. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 4,5. ore reduction rotary kiln according to claim 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventill als 35 Umschalten von einem Medium auf ein anderes ohnecharacterized in that the rotary valve as 35 switching from one medium to another without

Dreiwegventil mit einem Ventilkörper (20) ausgebildet ist, der zwei seitlich versetzte Einlaßöffnungen (21, 22) und eine einzige Auslaßöffnung (23) in Längsrichtung aufweist.Three-way valve is designed with a valve body (20) which has two laterally offset inlet openings (21, 22) and a single outlet opening (23) has in the longitudinal direction.

Zeitverzug ist bei einem derartigen Drehrohrofen also nicht möglich.Time delay is therefore not possible with such a rotary kiln.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Erzredüktions-Drehrohrofens, bei dem die UmschaltungThe object of the invention is to create an ore reduction rotary kiln in which the switchover

6. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 5, 40 der verschiedenen Medien für jede Manteldüse schnell6. Ore reduction rotary kiln according to claim 5, 40 of the different media for each jacket nozzle quickly

dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (21,22) um 180° versetzt sind.characterized in that the inlet openings (21,22) are offset by 180 °.

7. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil-7. ore reduction rotary kiln according to claim 5 or 6, characterized in that in the valve und zu genau vorgegebenen Zeiten vorgenommen werden kann.and can be carried out at precisely specified times.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zwei getrennte Leitungen für die MedienzufuhrTo solve this problem, the invention provides that two separate lines for the media supply

körper (20) ein Absperrstopfen (24) mit einem ge- 45 vorgesehen und die Umschaltorgane im Bereich der krümmten Durchlaß (26) um die Längsachse des von den Leitungen beaufschlagten Manteldüsen angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß bei einembody (20) a shut-off plug (24) with a GE 45 is provided and the switching elements in the area of the curved passage (26) are arranged around the longitudinal axis of the jacket nozzles acted upon by the lines. This ensures that at one

Ventilkörpers (20) drehbar gehaltert ist.Valve body (20) is rotatably supported.

8. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auslaßöffnung (23) abgewandten Ende des Absperrstopfens (24) ein axial sich aus dem Ventilkörper (20) nach außen erstreckender, drehbarer Ventilschaft (27) befestigt ist, dessen anderes Ende mit dem Zentrum einer drehbar auf dem Drehrohrofen (6) abgestützten, querverlaufenden Nockenscheibe (34) mit peripheren Nocken (37,38,39,41) verbunden ist, wobei die Nocken mit ortsfesten Anschlägen (29, 31, 32, 33) bei einer Drehung des Drehrohrofens (6) in Eingriff bringbar sind.8. ore reduction rotary kiln according to claim 7, characterized in that at the outlet opening (23) facing away from the end of the shut-off plug (24) axially outwards from the valve body (20) extending, rotatable valve stem (27) is attached, the other end to the center of a is connected to peripheral cams (37,38,39,41) rotatably on the rotary kiln (6) supported, transverse cam disk (34), wherein the cams can be brought into engagement with stationary stops (29, 31, 32, 33) when the rotary kiln (6) is rotated.

Umschalten von einem ersten Medium auf ein zweites dieses mit allenfalls einer vernachlässigbaren Verzögeso rung aus den Manteldüsen austritt, so daß ein exaktes und sofortiges Zuleiten der Medien für jede einzelne Düse gewährleistet ist. Der Umschaltzeitpunkt der Umschaltorgane ist ohne weiters einstellbar und nicht von Rohrleitungslängen und Strömungsgeschwindigkeiten und -profilen der Medien in den Leitungen ab hängig.Switching from a first medium to a second one this emerges from the jacket nozzles with at most a negligible delay, so that an exact one and immediate supply of the media is guaranteed for each individual nozzle. The switching time of the The switching element can be adjusted without further ado and does not depend on the length of the pipeline and the flow velocities and profiles of the media in the pipelines pending.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an ein Umschaltorgan mehrere Manteldüsen angeschlossen sind, wobei insbesondere die an einAn advantageous further development of the invention provides that several jacket nozzles are connected to a switching element are connected, in particular to a

9. Erzreduktions-Drehrohrofen nach Anspruch 4 60 Umschaltorgan angeschlossenen Manteldüsen auf einer bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil axialen Mantellinie liegen, so daß bei einem Umlauf des 9. Ore reduction rotary kiln according to claim 4 60 switching member connected jacket nozzles on one to 7, characterized in that the rotary valve are axial surface line, so that during one revolution of the

Drehrohrofens gerade die Gruppe der Manteldüsen durch ein einziges Umschaltorgan betätigbar ist, die von der Charge im Ofeninnern gleichzeitig freigegeben oder bedeckt wird.Rotary kiln just the group of jacket nozzles can be actuated by a single switching element, which is released or covered by the batch inside the furnace at the same time.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnetAnother development of the invention is characterized

durch einen magnetventilgesteuerten Motor betätibar ist.is actuated by a solenoid valve controlled motor.

Die Erfindung betrifft einen mit Manteidüscn zum Einblasen zweier verschiedener nichtfester Medien besieh dadurch aus, daß das Umschaltorgan ein Drehventil, ist, daß in Abhängigkeit der Drehbewegung desThe invention relates to one with Manteidüscn for blowing in two different non-solid media besieh characterized in that the switching element is a rotary valve that, depending on the rotary movement of the

Drehrohrofens steuerbar ist.Rotary kiln is controllable.

Das Drehventil kann als ein Dreiwegventil mit einem Ventilkörper ausgebildet sein, d<;r zwei seitlich versetzte Einlaßöffnungen und eine einzige Auslaßöffnung in Längsrichtung aufweist, wobei die Versetzung der Einlaßöffnungen insbesondere 180° beträgt.The rotary valve can be designed as a three-way valve with a valve body, d <; r two laterally offset Has inlet openings and a single outlet opening in the longitudinal direction, the offset of the Inlet openings is in particular 180 °.

Im Ventilkörper kann ein Absperrsto^fen mit einem gekrümmten Durchlaß um die Längsachse des Ventilkörpers drehbar gehaltert sein.A shut-off substance with a curved passage be rotatably supported about the longitudinal axis of the valve body.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß am der Auslaßöffnung abgewandten Knde des Absperrstopfens ein axial sich aus dem Ventilkörper nach außen erstreckender, drehbarer Ventilschaft befestigt ist, dessen anderes Ende mit düm Zentrum einer drehbar auf dem Drehrohrofen abgestützten, querverlaufenden Nockenscheibe mit peripheren Nocken verbunden ist, vobei die Nocken mit ortsfesten Anschlägen bei einer Drehung des Drehrohrofens in Eingriff bringbar sind.Another embodiment of the invention is characterized in that facing away from the outlet opening The end of the shut-off plug is rotatable and extends axially outward from the valve body Valve stem is attached, the other end with düm Center of a transverse cam disk with peripheral rotatably supported on the rotary kiln Cam is connected, the cams with stationary stops when the rotary kiln rotates are engageable.

Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß das Drehventil mit einem magnetventilgesteuerten Motor betätigbar ist.Finally, a development of the invention provides that the rotary valve with a solenoid valve-controlled Motor can be operated.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing; it shows

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drehrohrofens,F i g. 1 shows a side view of part of a rotary kiln designed according to the invention,

Fig.2 einen Schnitt enlang der Linie 11-11 der F i g. 1, wobei zusätzlich eine Steuereinrichtung für das Umschaltorgan dargestellt ist,2 shows a section along the line 11-11 of F i g. 1, with a control device for the switching element also being shown,

F i g. 3 einen Querschnitt eines Dreiwegventils, dessen eine Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbunden ist,F i g. 3 shows a cross section of a three-way valve, one inlet opening of which is connected to the outlet opening is,

F i g. 4 das Dreiwegventil der F i g. 3, wobei beide Einlaßöffnungen geschlossen sind, undF i g. 4 the three-way valve of FIG. 3 with both inlet ports closed, and

F i fe. 5 das Dreiwegventil der F i g. 3 und 4, wobei die andere Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbunden ist.F i fe. 5 the three-way valve of FIG. 3 and 4, where the other inlet port is connected to the outlet port.

Die Fig. 1 und 2 stellen einen Drehrohrofen 6 mit einer eine Erzcharge 9 enthaltenden zylindrischen Reduktions- oder Verbrennungskammer 7, einer inneren Wand 8 aus einem feuerfesten Material, wie z. B. Schamotte, und einem Hauptbrenner 11 dar. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und in Axialrichtung sich in einem Abstand befindlichen Munteldüsen 12 ist über dem Mantel des Drehrohrofens 6 verteilt angeordnet, die sich in die Verbrennungskammer 7 öffnen. Diese Düsen sind an dem Außenmantel 13 des Drehrohrofens 6 z. B. durch Verschweißen befestigt. Über dem Mantel des Drehrohrofens 6 ist weiterhin eine Vielzahl von in Umfangsrichtung sich in einem Abstand befindlichen Brennstoff- und Luftleitungen 14 bzw. 16 gehaltert, die mit einer Sammelleitung (nicht dargestellt) verbunden sind, um Brennstoff und Luft den Leitungen 14 und 16 zuzuführen. Eine Fluidleitung 17 kann mit einer Vielzahl von Umschaltorganen 18 versehen sein und verbindet die entsprechenden Brennstoff- und Luftleitungen mit den zugeordneten Düsen. Die Fluidleitung gemäß Zeichnung weist jedoch nur ein einziges Umschaltorgan 18 auf und ist als Dreiwegventil ausgebildet, wobei eine Fluidübertragungsleitung 19 die Auslaßöffnung des Dreiwegventils 18 mit einer Gruppe von Düsen 12 verbindet. Nach den F i g. 3 bis 5 besteht das Dreiwegventil 18 aus einem Ventilkörper 20 mit zwei seitlich entgegengesetzten Einlaßöffnungen 21 und 22 und einer einzigen Auslaßöffnung 23. Ein Absperrstopfen 24 mit einem gekrümmten Durchlaß 26 ist hierbei drehbar im Ventilkörper 20 eingeordnet und hat einen Ventilschaft 27, der am Absperrstopfen 24 befestigt ist und sich zum Äußeren des Ventilkörpers 20 erstreckt.1 and 2 represent a rotary kiln 6 with a cylindrical reduction furnace containing an ore charge 9 or combustion chamber 7, an inner wall 8 made of a refractory material, e.g. B. chamotte, and a main burner 11. A plurality of circumferentially and axially extending in a distance located Munteldüsen 12 is arranged distributed over the jacket of the rotary kiln 6, which open into the combustion chamber 7. These nozzles are on the outer jacket 13 of the rotary kiln 6 z. B. attached by welding. A plurality of in Circumferentially spaced fuel and air lines 14 and 16 supported, the are connected to a manifold (not shown) to supply fuel and air to lines 14 and 16 to feed. A fluid line 17 can be provided with a plurality of switching elements 18 and connects the corresponding fuel and air lines with the associated nozzles. The fluid line according to the drawing, however, has only a single switching element 18 and is designed as a three-way valve, wherein a fluid transfer line 19 the outlet port of the three-way valve 18 with a group of nozzles 12 connects. According to the F i g. 3 to 5, the three-way valve 18 consists of a valve body 20 with two laterally opposite inlet ports 21 and 22 and a single outlet port 23. A Stopper 24 with a curved passage 26 is rotatably arranged in the valve body 20 and has a valve stem 27 which is attached to the stopper 24 and extends to the exterior of the valve body 20 extends.

Als Steuereinrichtung kann z. B. ein magnetventilbetätigtes hydraulisches oder pneumatisches Betätigungsorgan oder die Steuereinrichtung gemäß Fig.2 vorgesehen sein, die ein bevorzugter, relativ billiger, mechanisch wirksamer Mechanismus zur Steuerung der Brennstoff- und Luftströmung in die Kammer 7 ist und um den Drehrohrofen 6 herum einen Rahmen 28 aufweist, der vier geeignet angeordnete Auslöseeinrichtungen oder Anschläge 29,31,32 und 33 hat.As a control device, for. B. a solenoid operated hydraulic or pneumatic actuator or the control device according to Figure 2 be provided, which is a preferred, relatively inexpensive, mechanically effective mechanism for control is the flow of fuel and air into chamber 7 and around the rotary kiln 6 has a frame 28 which has four suitably arranged triggering devices or has stops 29, 31, 32 and 33.

Jeder Ventilschaft 27 des zu steuernden Dreiwegventils 58 ist mit einer Nockenscheibe 34 verbunden, die drehbar auf mit dem Äußeren des Drehrohrofens verbundenen Bügeln 36 gehaltert ist und mit dem Drehrohrofen 6 umlaufen kann. Jede Nockenplatte 34 besitzt vier Nocken 37, 38, 39 und 41, die am Umfang der Platte angebracht sind. Die Nocken sind voneinander in einem Abstand von im wesentlichen 90° verteilt und so angeordnet, daß sich jeweils der bezüglich der Achse des Drehrohrofens radial äußerste Nocken beim Drehen des Drehrohrofens 6 mit einem der ortsfesten Anschläge 29,31,32 und 33 in Einriff gelangt.Each valve stem 27 of the three-way valve 58 to be controlled is connected to a cam disk 34, which is rotatably supported on brackets 36 connected to the exterior of the rotary kiln and with the Rotary kiln 6 can rotate. Each cam plate 34 has four cams 37, 38, 39 and 41 on the circumference attached to the plate. The cams are distributed from one another at a distance of substantially 90 ° and arranged so that in each case the radially outermost cam with respect to the axis of the rotary kiln Rotating the rotary kiln 6 with one of the stationary stops 29,31,32 and 33 comes into engagement.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben, wobei mit dem Anschlag 33 begonnen wird und in Drehrichtung des Drehrohrofens die Stellungen »Luft weg«, »Brennstoff ein«, »Brennstoff weg«, und »Luft ein« durchlaufen werden. Berührt der Nocken 38 den Anschlag 29, gelangt das Ventil 18 in die Stellung »Brennstoff ein« gemäß F i g. 5, in deY die Brennstoffleitungen 14 mit den zugeordneten Düsen durch die Übertragungsleitungen 19 verbunden sind. Der Drehrohrofen dreht sich kontinuierlich weiter, und es berührt der Nocken 39 den Anschlag 31, wodurch das Ventil 18 in die abgeschaltete Stellung gemäß F i g. 4 betätigt wird. Im Verlauf eines Weiterdrehens des Drehrohrofens gelangt der Nocken 41 mit dem Anschlag 32 in Eingriff, und es wird das Ventil in die Stellung »Luft ein« gemäß F i g. 3 geschaltet, in der Luft aus den Leitungen 16 durch die Düsen 12 strömen kann. Eine weitere Drehung des Drehrohrofens bewirkt, daß der Nocken 37 mit dem Anschlag 33 eingreift und hierbei das Ventil 18 in die der F i g. 4 entgegengesetzte Stellung gelangt, in der der Luftstrom zu den Düsen unterbrochen wird. Dieser Zyklus einer wechselweisen Zuführung von Luft oder Brennstoff durch die Düsen wird bei einem Drehen des Drehrohrofens ständig durchlaufen.The mode of operation of the device is described below, starting with the stop 33 and in the direction of rotation of the rotary kiln the positions »Air out«, »Fuel on«, »Fuel away ”and“ air in ”. If the cam 38 touches the stop 29, the valve 18 moves into the "fuel on" position according to FIG. 5, in deY the Fuel lines 14 are connected to the associated nozzles by the transmission lines 19. The rotary kiln continues to rotate, and it touches the cam 39 the stop 31, whereby the valve 18 in the switched-off position according to FIG. 4 is operated. In the course of further turning of the rotary kiln, the cam 41 comes into engagement with the stop 32, and the valve is in the position "Air in" according to FIG. 3, in which air flows from the lines 16 through the nozzles 12 can. A further rotation of the rotary kiln causes the cam 37 to engage with the stop 33 and here the valve 18 in that of FIG. 4 reaches the opposite position in which the air flow to the nozzles is interrupted. This cycle of alternating air or fuel supply the nozzles are continuously passed through when the rotary kiln is turned.

Durch die wechselweise Zuführung von Brennstoff oder Luft durch jede der Düsen 12 kann die Anzahl der erforderlichen Düsen gegenüber jenen Drehrohrofen mit für Brennstoff und Luft getrennten Düsen um die Hälfte verringert werden. Da weiterhin Brennstoff oder Luft durch jede Düse während eines wesentlichen Teils der Drehbewegung des Drehrohrofens strömt, wird infolge des relativ kühlen Brennstoffes bzw. der relativ kühlen Luft die Düsentemperatur verringert. Das Dreiwegventil 18 kann auch so betätigbar sein, daß ein Strömen von Luft durch die Düse nur während des Zuführens von Brennstoff unterbrochen ist, so daß fortwährend ein Fluid durch die Düsen strömt und dadurch die Düsen optimal gekühlt werden.By alternately supplying fuel or air through each of the nozzles 12, the number of required nozzles compared to those rotary kilns with separate nozzles for fuel and air around the Be reduced by half. Because fuel or air continues through each nozzle during a substantial period Part of the rotary movement of the rotary kiln flows is due to the relatively cool fuel or the relatively cool air reduces the nozzle temperature. The three-way valve 18 can also be actuated so that a flow of air through the nozzle is only interrupted during the supply of fuel, so that it is continuous a fluid flows through the nozzles and thereby the nozzles are optimally cooled.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Pieced ore reduction rotary kiln, in which a reducing gas can be blown into the interior of the ore reduction rotary kiln through the nozzles located below the ore charge and air can be blown into the interior of the ore reduction rotary kiln through the jacket nozzles above the ore charge Lines for the media supply and at the respective end of the ore reduction rotary kiln switching elements for loading, o impacting the lines with the various media are arranged. From DT-AS 10 32 550 a rotary kiln for the direct reduction of iron ores to metallic iron is known, in which reducing gases via a ring line, claims:

1. Mit Manteldüsen zum Einblasen zweier verschiedener nichtfester Medien bestückter Erzreduktions-Drehrohrofen, bei dem durch die unterhalb der Erzcharge befindlichen Düsen ein Reduktionsgas und durch die oberhalb der Erzcharge gelegenen Manteldüsen Luft in das Innere des Erzreduktions-Drehrohrofens blasbar ist, .vobei auf dem Außenmantel von einem Ende des Erzreduktions-Drehrohrofens ausgehend gemeinsame Leitungen für die Medienzufuhr und am jeweiligen Ende des Erzreduktions-Drehrohrofens Umschalt- __.1. With jacket nozzles for blowing in two different non-solid media equipped ore reduction rotary kiln, with the one below the ore charge located nozzles a reducing gas and through the jacket nozzles located above the ore charge air can be blown into the interior of the ore reduction rotary kiln, .vobei on the Outer jacket starting from one end of the ore reduction rotary kiln, common lines for the media supply and at the respective one End of the ore reduction rotary kiln Umschalt- __.

organe zur Beaufschlagung der Leitungen mit den ,₅ durch die Beschickung geblasen werden. H.erbei wird verschiedenen Medien angeordnet sind, dadurch das eingeleitete Medium mittels kulissengesteuerterorgans to act on the lines with the, ₅ are blown by the feed. In this case, different media are arranged, thereby the introduced medium by means of link-controlled

Ventile nur an solchen Stellen des Ofenmantels eingeblasen, an denen sich die Beschickung im Innern desValves only blown in at those points on the furnace shell where the load is inside the

gekennzeichnet, daß zwei getrennte Leitungen (14, 16) für die Medienzufuhr vorgesehen und die Umschaltorgane (18) im Bereich der von dencharacterized in that two separate lines (14, 16) are provided for the media supply and the switching elements (18) in the area of the sich drehenden Ofens jeweils befindet. Zwar ist grund-rotating furnace. It is true that