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Verfahren zum kontinuierlichen Vorwärmen oder
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Reduzieren eines zu frischenden Rohmaterials Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum kontinuierlichen Vorwärmen oder Reduzieren eines zu frischenden
Rohmaterials, beispielsweise eines Rohmaterials für die Eisengewinnung, wie Eisenerz
oder gebrannte Pellets, unter Verwendung eines heißen Abgases oder eines Reduktionsgases.
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Bisher wurde für den angegebenen Zweck ein Drehherdofensystem oder
ein Schachtofensystem angewandt. Bei ersterem ist ein Drehherd oder eine Drehtrommel
unter einem Winkel von 3 - 50 geneigt, wobei das Rohmaterial am einen Ende des Ofens
eingegeben und vom anderen Ende her ein auf hoher Temperatur befindliches Gas bzw.
Reduktionsgas eingeführt wird, so daß die Vorwärmung oder Reduzierung des Rohmaterials
in einem Gegenstromsystem erfolgt. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil
behaftet, daß der Füllungsgrad des Rohmaterials im Ofen nur etwa 6 - 8t beträgt
und daher zur Gewährleistung einer ausreichend langen Verweilzeit zur Durchführung
der erforderlichen
Erwärmung oder Reaktion ein ziemlich langer
Drehherd bzw. eine lange Drehtrommel benötigt wird.
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Zudem ergibt sich dabei der Nachteil daß der effektive Kontaktierungsgrad
des Gases mit dem Rohmaterial im Querschnitt des Drehherd- oder Drehtrommelofens
klein ist und der Gasausnutzwirkungsgrad dementsprechend gering ist.
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Beim Schachtofensystem wird andererseits ein Rohmaterial unter Bildung
einer Rohmaterial schicht am oberen Abschnitt des Schachtofens in diesen eingeben,
während vom unteren Abschnitt her ein heißes Abgas oder ein reduzierendes Gas eingeblasen
wird, um das Rohmaterial vorzuwärmen oder zu reduzieren. Dies stellt an sich ein
ausgezeichnetes Verfahren mit einem hohen volumetrischen Wirkungsgrad und hoher
Gasausnutzung dar. Andererseits ist dieses System aber mit dem Nachteil behaftet,
daß aufgrund der großen Dicke der Gutschicht der Druckabfall bei der Strömung des
Gases durch diese Gutschicht groß ist, so daß ein Hochdruckgas benötigt wird. Zudem
besitzt dieses System den weiteren Nachteil, daß dann, wenn die Gutschicht nicht
gleichmäßig zusammengesetzt ist, das Gas diese Gutschicht unter Ablenkung durchströmt
und daher das Rohmaterial nicht gleichmäßig kontaktieren kann. Dieser Nachteil des
Erfordernisses für ein unter hohem Druck stehendes Gas beim Schachtofen führt zu
der Notwendigkeit der Anordnung eines mit hoher Temperatur arbeitenden Hochdruckgebläses,
wenn ein heißes Abgas eines anderen Hochofens oder dergleichen zum Vorwärmen oder
Reduzieren des Rohmaterials benutzt wird. Mit der vorhandenen Ausrüstung läßt sich
dieses Verfahren somit kaum durchführen, so daß die Verwendung eines Schachtofens
nicht möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Verfahrens
zum kontinuierlichen Vorwärmen
oder Reduzieren von zu frischenden
Rohmaterialien unter Verbesserung sowohl des volumetrischen Wirkungsgrads (volume
efficiency) als auch des Gasausnutzwirkungsgrads (gas utilization efficiency).
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Vorwärmen
oder Reduzieren eines zu frischenden Rohmaterials erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß ein Drehherdofen unter einem Neigungswinkel von 30 - 600 angeordnet wird, daß
das Rohmaterial über das offene obere Ende des Drehherdofens kontinuierlich in diesen
eingegeben wird, daß das Rohmaterial kontinuierlich über eine unterseitige oeffnung
aus dem Drehherdofen ausgetragen wird und daß über die unterseitige öffnung ein
hohe Temperatur besitzendes Gas zum Vorwärmen oder Reduzieren des Rohmaterials in
den Drehherdofen eingeblasen wird.
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Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäß verwendeten Drehherdofen und Fig. 2 einen Schnitt längs
der Linie A-A in Fig. 1.
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Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus
einem auf einem Traggerüst 16 angeordneten schrägen Drehherdofen 1, der unter einem
Winkel a ° gegenüber einer waagerechten Ebene gemäß Fig. 1 geneigt ist und dessen
Innenfläche mit einem feuerfesten material 2 ausgemauert ist. Der
Drehherdofen
ist dabei an seinem Außenumfang mit zwei Rädern oder Reifen 3 und 3l sowie einem
großen Zahnrad 4 versehen.
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Der Neigungswinkel ddo des Drehherdofens bestimmt sich durch einen
Kompromiß zwischen dem volumetrischen Wirkungsgrad (Fülldichte) des Rohmaterials
im Ofen und der Größe des Druckverlusts oder -abfalls in dem das Rohmaterial durchstreichenden
Gas; erfindungsgemäß wird dieser Winkel im Bereich von 30 - 600 gewählt.
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Gemäß Fig. 2 ist der Drehherdofen 1 weiterhin so ausgebildet, daß
er an den beiden Rädern 3 und 3' jeweils von zwei am Gerüst 16 gelagerten Rollen
5 bzw. 5' getragen wird und das große Zahnrad 4 mit einem kleinen Zahnrad oder Ritzel
7 kämmt, das seinerseits durch einen Antrieb 8 über eine Kette 9 angetrieben wird,
so daß der Drehherdofen 1 mit vorbestimmter Drehzahl in einer vorgegebenen Richtung
(Pfeil 23) antreibbar ist.
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Weiterhin ist am Gerüst 16 eine seitliche Stützrolle 6 angeordnet,
die ein Herabrutschen des Drehherdofens 1 am Gerüst 16 unter Schwerkrafteinfluß
verhindert.
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Das Austragsende des Drehherdofens 1 ist sich konisch verengend ausgebildet
und am Endabschnitt über eine Drehkupplung 10 mit einer Einlaßleitung 12 verbunden,
an deren unterem Abschnitt sich ein Rohmaterial-Austragschacht 13 befindet, über
den das Rohmaterial kontinuierlich austragbar ist. Am anderen Ende ist die Einlaßleitung
12 mit einem Hochtemperatur-Gebläse 17 verbunden, welches heißes Abgas bzw. reduzierendes
Gas 21 in den Drehherdofen 1 einbläst. Das obere Beschickungsende des Drehherdofens
1 ist auf ähnliche Weise über eine Drehkupplung ii mit einer Auslaßleitung 14 verbunden,
über welcher sich ein Rohmaterialschacht bzw.
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-fülltrichter 25 für die kontinuierliche Gutzufuhr befindet. Die Auslaßleitung
14 ist über einen Anschlußflansch
(break flange) 26 mit einer Abgasleitung
15 verbunden, über welche das Gas 22 nach dem Vorwärmen oder Reduzieren des Rohmaterials
abführbar ist. Die Drehkupplungen 10 und 11 sowie der Rohmaterial-Austragschacht
sind zusätzlich so ausgebildet, daß jeweils in den Mittelabschnitten dieser Teile
gasförmiger Stickstoff 24 einblasbar ist.
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Im folgenden ist die Arbeitsweise des beschriebenen Drehherdofens
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Ein Rohmaterial 18
für die Eisengewinnung, wie Eisenerz, gebrannte Pellets oder dergleichen, wird in
den Rohmaterial-Fülltrichter 25 eingefüllt und kontinuierlich in den Drehherdofen
1 eingegeben. Das eingegebene, im Einlaufteil befindliche Rohmaterial 19 wird gründlich
durchgemischt, während es aufgrund der Drehung (Pfeil 23) des Drehherdofens 1 auf
dessen Innenfläche abrollt. Andererseits bewegt sich das Rohmaterial 19', das den
Mittelbereich des Drehherdofens 1 erreicht hat, mit diesem gemeinsam mit, wobei
es vergleichsweise gleichmäßig mit einem es durchströmenden Abgas oder Reduktionsgas
21 kontaktiert und dabei vorgewärmt oder reduziert wird.
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Das das Austragende erreichende und aufgrund der Drehbewegung des
Ofens 1 in geeigneter Austragmenge über die Einlaßleitung 12 ausgetragene Rohmaterial
wird dann durch den Austragschacht 13 auf das Gerüst 16 abgeworfen und auf die durch
den Pfeil 20 an.leleutet t? Weise kontinuierlich mittels einer beliebigen Ver- rrichtung,
etwa eines Kratzers oder dergleichen (ni.-tlt dargestellt), abgeführt. Andererseits
wird der Druck des von einem nicht dargestellten Hochofen zuget uhrten heißen Gases
21 durch das Gebläse 17 ;rh6ht, wt.ttlr dieses Gas über die Einlaßleitung 12 in
den Drehhe@@ ofen 1 eingeblasen wird. Das in den Ofen 1 eingebla@@ne
Gas
kontaktiert das Rohmaterial 19, 9', so daß dieses durch Wärmeaustausch erwärmt oder
reduziert wird, worauf dieses Gas als Abgas 22 das Beschickungsende am oberen Abschnitt
des Ofens erreicht und über die Auslaßleitung 14 zur Abgasleitung 15 abgeführt wird.
Bei dieser Strömung zeigte es sich bisher häufig, daß das heiße Gas 21 beim Durchgang
durch die Rohmaterialcharge im Ofen auf Umgehungsbahnen-strömt und dabei einer Strecke
mit niedrigerem Druckabfall folgt. Der erfindungsgemäß verwendete schräge Drehherdofen
bietet dagegen in charakteristischer Weise den Vorteil, daß das Gas das gesamte
Rohmaterial vergleichsweise gleichmäßig bestreichen kann, weil sich das Rohmaterial
9' im Mittelbereich des Ofens- 1 gemeinsam mit diesem mitdreht, d. h. ohne Relativbewegung
dazu. Die im Einlaufabschnitt des Ofens befindliche Rohmaterilcharge 19 wird zudem
umgewälzt und durchgemischt, so daß die Oberfläche des Rohmaterials mit gleichförmiger
Gasdurchströmung gleichmäßig dem Gas ausgesetzt und das Rohmaterial somit einer
Vorwärmung unterworfen wird.
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Im folgenden ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben.
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In bevorzugter Ausführungsform besitzt ein schräger Drehherdofen zum
Vorwärmen oder Reduzieren eines Rohmaterials für die Eisengewinnung in einer Menge
von 3 t/h einen Innendurchmesser von 1000 mm, eine länge von 2000 mm und einen Neigungswinkel
tt von 450. Der volumetrische Wirkungsgrad (Fülldichte oder Füllungsgrad) dieses
Ofens beträgt etwa 50%; infolgedessen kann der Drehherdofen eine Größe entsprechend
1/6 bis 1/8 der Größe der bisherigen Ofen dieser Art besitzen, so daß sich eine
sehr kleine und kompakte Anlaqe realisieren läßt. Wenn beispielsweise ein Abgas
oder reduzierendes
Gas mit einer Temperatur von 1200 - 13000C eingeführt
wird, braucht außerdem der erforderliche Druck in diesem Fall bei nur etwa 100 -
200 Hg zu liegen; mittels eines solchen Gases kann ein Rohmaterial für die Eisengewinnung
vorteilhaft auf eine Temperatur von etwa 10000C vorgewärmt und in einem Ausmaß von
etwa 30 - 40% vorreduziert werden, so daß auch der Gasausnutzwirkungsgrad ausgezeichnet
ist. Infolge der Drehung des schrägen Ofens bilden sich weiterhin Zwischenräume
in der Rohmaterialcharge, wodurch als besonderes Merkmal der Erfindung die Gasförderung
erleichtert wird und die Gasspeise- oder -fOrdervorrichtung einfach ausgebildet
sein kann.