DE3212700A1

DE3212700A1 - Apparat zum trennen eines agglomerierten partikulierten materials

Info

Publication number: DE3212700A1
Application number: DE19823212700
Authority: DE
Inventors: Gilberto Monterrey N.L. Guerra-Garcia; Enrique Ramon Martinez-Vera
Original assignee: Hylsa SA de CV
Current assignee: Hylsa SA de CV
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-05
Publication date: 1982-11-04
Also published as: IT8220777A0; CA1169246A; DD202394A5; SE8202306L; IT1201085B; DE3212700C2; ES511430A0; AU543487B2; ES8307907A1; IN157762B; SE452338B; AU8198482A; GB2096751A; US4449671A; FR2504025A1; MX156695A; GB2096751B; FR2504025B1; BR8202057A; AR228650A1

Description

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Apparat zum Trennen eines agglomerierten partikulierten Materials

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Apparat zum Aufbrechen eines agglomerierten partikulierten Materials und insbesondere für das Aufbrechen von agglomeriertem Eisenschwamm in einem Reduktionsreaktor mit einem Fließbett und einer vertikalen Welle, um den Massenstrom eines solchen partikulierten Materials durch den Reaktor aufrechtzuerhalten und ein Verstopfen des typischerweise konvergierend eingeengten Auslasses zu verhindern. Die vorliegende Erfindung ist darüber hinaus in breitem Umfang verwendbar für die Aufrechterhaltung des Stromes anderer Arten von partikuliertem oder granuliertem Materials und zum Verhindern des Verstopfens des Auslasses bei gleichen Anwendungen.

Im allgemeinen erfolgt die Herstellung von Eisenschwamm in einem Reaktor mit vertikalem Fließbett durch zwei Hauptschritte, nämlich die Reduktion des Erzes mit einem geeigneten reduzierenden Heißgas in einer Reduktionszone des Reaktors und das darauffolgende Kühlen des sich ergebenden Eisenschwamms mit einem gasförmigen Kühlmittel in einer Kühlzone des Reaktors. Vorzugsweise setzt sich

das reduzierende Gas erheblich aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff bei Temperaturen im Bereich von 750⁰C bis 1100⁰C zusammen, und mehr insbesondere noch bei einer Temperatur von vorzugsweise 900⁰C bis 1000⁰C und bei einem Druck oberhalb des atmosphärischen Druckes. Das reduzierende Heißgas wird üblicherweise am Boden der Reduktionszone eingeführt und gelangt nach oben durch den Reaktor im Gegenstrom zum Partikelstrom, um das Erz zu Metall zu reduzieren. Das Abkühlen des reduzierten Eisenschwamms kann durch eine getrennte Kühlschlange erfolgen (US-PS 3 765 872, deren Inhalt auch Gegenstand dieser Offenbarung ist) oder durch andere bekannte Alternativen.

Die festen Erzpartikel oder Kügelchen werden an der Oberseite des Reaktors mit Fließbett unter Druck gesetzt.

Nach der Reduktion in der oberen Zone und dem Kühlen in der unteren Zone auf eine relativ niedrige Temperatur wird der Eisenschwamm durch eine konisch konvergierende Abgabeöffnung am Boden des Reaktors abgegeben. ..,;..

Ein Problem bei irgendeinem kontinuierlich arbeitenden Fließbett-Reduktionsreaktorsystem ist die Tendenz des Eisenschwamms zum Verklumpen oder Agglomerieren unter bestimmten Betriebsbedingungen oder durch den Ausfall der Anlage, während der Eisenschwamm durch den Reaktor sich bewegt. Diese Tendenz ist für unterschiedliche Grade und Quellen von Eisenerz unterschiedlich. Eine derartige Agglomeration wird durch solche Faktoren wie die Ganggesteinzusammensetzung des Eisenerzes, Brocken oder Kügelchen, die Geometrie des letzteren oder des Reaktors, die reduzierende Gaszusammensetzung, die Strömungseigenschaften und die Feststoffverweilzeit, die Behandlungstemperaturen und die Drücke und andere nicht vollständig bestimmte Variablen beeinträchtigt. Hohe Betriebstemperatüren können die Produktion erhöhen und die Kapitalkosten reduzieren. Dadurch erhöht sich jedoch auch das Risiko hinsichtlich einer Agglomeration. Daher ist es ein

Bestreben der Betreiber einer derartigen Anlage, das Verfahren mit einer Temperatur laufenzulassen, die so hoch wie möglich ist (trotz des Risikos der Agglomeration). Wenn der Eisenschwamm in einem Fließbettreaktorsystem agglomeriert, so wird der Massenstrom der Feststoffe durch den Reaktor beieinträchtigt und gestört, so daß sich ein ungleichmäßiges Produkt ergibt. Die Bewegung des Eisenschwammbettes kann aufhören, wodurch der Reaktor an seinem Auslaßende verstopft wird. Daraus resultiert ein kostspieliges Abschalten der Anlage, begleitet von einem Produktionsverlust. Wenn das Verstopfen des Reaktors ausreichend groß ist, kann ebenso eine ernsthafte Beschädigung des Reaktors selbst sich ergeben. Auch eine proportional zum großen Durchmesserabschnitt des Reaktors kleine Agglomeration (beispielsweise in der Reduktionszone) , kann am verengten Auslaßende ausreichend groß sein, so daß die Strömung blockiert wird, wenn die Agglomeration nicht aufgebrochen wird.

Es besteht ein Erfordernis für einen Apparat zum Aufbrechen innerer Verklumpungen von agglomeriertem Eisenschwamm, um einen geeigneten Massenstrom der Feststoffe durch den Reaktor aufrecht zu erhalten, ohne die Notwendigkeit des Abschaltens des Reaktors zum Beseitigen der Verklumpungen und ohne Beeinträchtigung der Strömung der Erzmasse, welche im Reaktor einerReduktion unterworfen wird.

Das Problem der Agglomeration wurde bereits vor langem in der Technik erkannt, insbesondere bei der unmittelbaren Reduktion von Eisenerz.

Die bisher bekannten Lösungen dieses Problems sind hinsichtlich eines wirtschaftlichen Betriebes nicht sehr praktisch. Häufig ergeben sich mit diesen Lösungen zusätzliche Probleme. Beispielsweise beinhalten die meisten

Lösungen hin- und hergehende oder sich drehende Rechen, die permanent innerhalb des Reaktors angeordnet sind und daher eine Behinderung des gleichförmigen Stromes verursachen und häufig direkt einem kontinuierlichen Abrieb und erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind (auch wenn dies nicht notwendig ist). Siehe hierzu beispielsweise die US-PS'en 2 862 808 und 4 118 017.

Ziel der Erfindung ist es, die Herstellung von beispielsweise Eisenschwamm zu vereinfachen und ein Verklumpen des Materials innerhalb des Reaktors mit einfachen Mitteln zu verhindern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Apparat zu schaffen, bei dem die vorgenannten Probleme beseitigt sind und mit dem agglomeriertes partikuliertes Material aufgebrochen werden kann, insbesondere Verklumpen von Eisenschwamm in einem Fließbettreaktorsystem zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Massenströmung des Eisenschwamms, so daß das Auslaßende des unter Druck stehenden Reaktors frei von Behinderungen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zurückziehbare Brecheranordnung, vorzugsweise zwei Brecheranordnungen, verwendet werden, von denen jede eine Kolbenstange mit einer Lanze hat, die von dieser ausgehend durch ein Brechergehäuse verläuft. Das Brechergehäuse ist in der Nähe des Auslaßendes am Fließbettreaktor mit vertikaler Welle befestigt. Die Brecheranordnung mündet in das Innere des Reaktors, so daß die Lanze hydraulisch oder auf andere Weise in den Abgabeabschnitt des Reaktors ausgefahren werden kann. Die Lanze bricht jegliche Verklumpungen oder Agglomerationen des partikulierten Materials auf, welches sich in der Nähe des Auslaßendes des Abgabeabschnittes aufbaut oder sammelt.

Der Winkel des Brechergehäuses und der zugehörigen Lanze zur Strömungsrichtung des partikulierten Materials sind gleich groß, wodurch die Strömung unterstützt und jegliche Behinderung der Massenströmung als Resultat des Einführens der Lanze in den Fließbettreaktor kleingehalten wird. Jede Lanze eines Paares funktioniert vorzugsweise alternativ mit der anderen und ist gegenüber der anderen im Reaktor leicht axial versetzt.

In der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben, und zwar mit verschiedenen Alternativen und Modifikationen. Diese Modifikationen sind jedoch nicht als ausschließlich zu betrachten. Das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel dient nur der Erläuterung der Erfindung, damit auf diesem Gebiet der Technik nicht bewanderte Leute die Erfindung auf deren Prinzip hin verstehen. Das Beschriebene kann also weiterhin im Rahmen der Erfindung hinsichtlich einer Vielzahl von Formen abgeändert werden, wie dies im besonderen Fall notwendig sein könnte.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansieht einer konischen Abgabe für einen Reaktor

mit bewegtem Bett und vertikaler Welle, der zwei axial versetzte zurückziehbare Brecheranordnungen verwendet (die ausgezogene Stellung der Lanzen ist in strichpunktierten Linien dargestellt), 35

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 3, mit der Darstellung einer Teil-

konfiguration der Brecheranordnung und der zugehörigen Hydraulik,

Fig. 2A eine Teilvertikalschnittansicht eines fakultativen Hahns, welcher im Lanzenrohr befestigt

ist, um die Brecheranordnung gegenüber dem Druck im Reaktor zu isolieren,

Fig. 3 eine entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht mit der Dar

stellung des Montage- und Raumverhältnisses der beiden Brecheranordnungen mit ausgefahrenen Lanzen,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht einer Abdichtplattenanordnung für die Brecheranordnung mit der Darstellung der Dichtanordnung zum Halten des Inneren des Brechergehäuses (als Druckgehäuse dargestellt) auf den Reaktordruck, wobei der Schnitt englang der Linie 4-4 in Fig. 2 erfolgte

(und Darstellung der Kolbenplatte' ebenso alternativ in gestrichelten Linien bei 45° aus der festen Lage in der Abnehmlage dargestellt),

Flg. 5 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer modifizierten bevorzugten Ausüfhrungsform mit der Darstellung einer anderen Dichtanordnung um den Brecherlanzenzugang zum unter Druck stehenden Reaktor,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 der

Fig. 5 mit der Darstellung des Ankerbügels für das Lanzengehäuse und

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 5 mit der Darstellung des Lanzengehäuses und einer Strebenanordnung für den hydraulischen Zylinder.

Entsprechend Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen und insbesondere Fig. 1 hat der untere konische Abgabeabschnitt 11 eines Reaktors 10 mit Fließbett und vertikaler Welle eine Auslaßöffnung 12, aus der das reduzierte Erz in Form von Eisenschwamm den Reaktor 10 verläßt. Der Reaktor 10 hat typischerweise zumindest eine primäre Reduktionszone und eine Kühlzone. Bei dieser ersten dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist ein Druckgehäuse 14 an der Außenseite des Reaktors 10 mittels einer Stützplatte 16 befestigt, wobei die Stützplatte 16 an der Außenseite des Abgabeabschnittes 11 in der Nähe der Auslaßöffnung 12 angeschweißt ist. Ein zweites Druckgehäuse 14' ist ebenso dargestellt (dabei werden gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, jedoch unter Zusatz von (') ).

Am unteren Ende des Gehäuses 14 befindet sich ein Lanzenrohr 18. Dieses verläuft vom Gehäuse 14 nach unten durch die Wand des Abgabeabschnittes 11 und ist fluchtend mit der Innenfläche der Wand des Abgabeabschnittes angeschweißt, um eine Lanzenöffnung 20 zu bilden.

Entsprechend Fig.- 1 und 2 verläuft eine Lanze 22 vom unteren Ende des Gehäuses 14 in konzentrischer Anordnung mit dem Lanzenrohr 18. Die Lanze 22 ist in den Abgabeabschnitt 11 des Reaktors 10 durch die Lanzenöffnung 20 ausfahrbar.

Die Lanze 22 liegt in einem Winkel α, welcher relativ zur Strömungsrichtung der partikulierten Masse innerhalb des Reaktors ein spitzer Winkel ist. Wie insbesondere in Fig. dargestellt ist, ist als Betätigungseinrichtung ein Hydraulikmotor 24 vorgesehen, welcher abnehmbar innerhalb des Druckgehäuses 14 befestigt ist. Dieser als hydraulischer Zylinder ausgebildete Motor 24 hat eine Kolbenstange 26, an deren Ende eine Lanze 22 ausgebildet oder befestigt ist. Die Kolbenstange 26 ist nach unten ausfahrbar in das Innere des Abgabeabschnittes 11, vorzugsweise in die Nähe der Auslaßöffnung 12, und zwar nach dem Betätigen des Hydraulikmotor s 24 durch eine hydraulische Druckanordnung 28 (bestehend aus Leitungen 30 und 32 usw.).

Der Durchmesser des Lanzenrohres 18 sollte so gewählt sein, daß die partikulierte Masse den Raum zwischen der Innenwand des Lanzenrohres 18 und der Lanze 22 nicht auffüllen kann. Insbesondere sollte der Unterschied zwischen den in Relation stehenden Durchmessern der Lanze 22 und des Lanzenrohres 18 ausreichend groß sein, um sicherzustellen, daß jegliche partikulierte Masse, die von der Lanze 22 aufgespiest wurde, wieder frei in den Abgabeabschnitt 11 zurückfällt und nicht in den Bereich zwischen Lanze und Lanzenrohr 18 eingeklemmt wird (wenn die Lanze 22 in ihre Ruhelage zurückkehrt). Der Aufspiesvorgang erfolgt möglicherweise beim Ausfahren der Lanze in den Abgabeabschnitt. Dieser Freiraum sollte größer sein als die mittlere Größe der großen Partikel (beispielsweise ein Radienunterschied der Lanze 22 und des Rohres 18 von 50,4 mm oder mehr für Eisenschwamm).

Gleicherweise basiert das Kriterium für die Auswahl eines bevorzugten Winkels des Lanzenrohres 18 relativ zum Winkel der Wand des Abgabeabschnittes 11 und zur Strömungsrichtung der partikulierten Masse auf dem Erfordernis der Aufrechterhaltung von genügend offenen Freiräumen, um sicherzustellen, daß Festpartikel aufgrund ihrer Schwerkraft in das partikulierte Bett zurückfallen.

Ebenso sollte das Lanzenrohr 18 vorteilhafterweise von einer Größe sein, die eine gute strukturelle Abstützung gewährleistet.

Wie am besten in Fig. 2 und 4 zusammen dargestellt ist, kann das vollständige Druckgehäuse 14 vorzugsweise auf demselben Druck gehalten werden wie der Druck im Inneren des Reaktors 10. Dies ist insbesondere bei einem Reaktor anwendbar, bei dem ein Eisenerz bei einigen atmosphärischen Druckeinheiten reduziert wird (beispielsweise 2,07 bar überdruck bis 5,52 bar überdruck oder 30 bis 80 psig).

Um die dargestellte Konfiguration zu vervollständigen, wird ein Verankerungsmittel in Form einer Plattenanordnung 34 verwendet. Die Plattenanordnung 34 umfaßt eine erste Kolbenplatte 38 (die an dem Ende des hydraulischen Zylinders 24 befestigt ist, welches der Lanze 22 gegenüberliegt) und eine zweite Gehäuseplatte 36 (an die Innenwand des Druckgehäuses 14 angeschweißt). Die Gehäuseplatte 36 hat eine Vielzahl von nach innen gerichteten integrierten Lappen 37 (bei der dargestellten Ausführungsform 4). Diese sind komplementär zur Konfiguration der Kolbenplatte 38 und ihren korrespondierenden Lappen 39. Die Platte 38 (sie trägt den hydraulischen Zylinder 24) ist durch Bolzen 40 an der Platte 36 befestigt (und so das Gehäuse 14), Die Bolzen 40 liegen in Bolzenlöchern 42.

Beim Betrieb werden der hydraulische Zylinder 24 und die zugehörige Kolbenplatte 38 in das Gehäuse 14 so abgesenkt, daß die Kolbenplatte 38 unterhalb dem Niveau der Gehäuseplatte 36 verläuft. Das vordere Ende des hydraulischen Zylinders 24 ist im Lanzenrohr 18 zentriert und sitzt in einer Aufnahmebuchsenanordnung 43. Letztere Anordnung 43 bildet eine Ausnehmung, in der das genannte vordere Ende fest sitzt. Die genannte Ausnehmung kann eine abgeschrägte Öffnung haben, um die Führung des Zylinders 24 in seine Sitzposition darin zu unterstützen. Entsprechend der Darstellung kann die Ausnehmung 43 alternativ kreisförmig und das Ende des Gehäuses 14 quadratisch sein. Daher ist ein Kreisflansch 45 an der Vorderseite des Gehäuses 14 befestigt, um den Sitz des letzteren in der Ausnehmung 43 zu unterstützen. Die vordere Außenkante des Flansches 45 ist abgeschrägt ausgebildet, um weiterhin den Sitz des Gehäuses zu unterstützen.

Einmal eingesetzt, werden der hydraulische Zylinder 24 und die zugehörige Kolbenplatte 38 um 45° gedreht. In Fig.4 ist der Lappen 39a (wenn eingesetzt) in strichpunktierten Linien dargestellt. Derselbe Lappen 39 ist nach der 45°-

Drehung dargestellt (die Drehung erfolgt möglicherweise in Richtung des Pfeiles). Dann wird die Gehäuseplatte 36 mittels Muttern und Schraubbolzen 40 mit der Kolbenplatte 38 verbolzt.

Ein geflanschter Deckel 44 ist über das freie Ende des Gehäuses 14 geschraubt. Entsprechend kann das Gehäuse 14 bei dem Druck des Reaktors 10 gehalten werden. Der geflanschte Deckel 44 wird nur diesem Druck ausgesetzt. Wesentliche dadurch entwickelte und auf den hydraulischen Zylinder 24 ausgeübte Kraft wird durch die Gehäuseplatte 36 absorbiert (direkt mit dem Gehäuse 14 verschweißt) und nicht durch die Druckdichtung des Deckels 44. Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 kann ein Paar von Rollenrädern 46 in Längsausrichtung mit dem hydraulischen Zylinder 24 jeweils durch die Klemmenanordnung 48 angebracht werden. Diese trommeiförmigen Rollen 46 unterstützen das Entfernen des Zylinders 24 während der Wartungsvorgänge und anschließend das Wiederausrichten desselben in der Aufnahmebuchsenanordnung 43.

In Fig. 1 und 3 ist ein bevorzugtes räumliches Verhältnis zwischen den beiden Lanzen 22 dargestellt, wenn jede Lanze in den Abgabeabschnitt 11 des Reaktors 10 ausgefahren ist.

Die Art und Weise, auf die die Brecherlanzen 22 am besten betrieben werden können, ist unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Die Eisenschwammkügelchen fließen nach unten in den unteren Abschnitt des Reaktors 10. Auf der Basis der Menge, mit der der Reaktor beladen wird, ist die Strömungsmenge aus dem Auslaß 12 bekannt. Wenn diese Strömungsmenge abzunehmen beginnt, so liegt das im allgemeinen an einer blockierenden Agglomeration der Feststoffpartikel des Eisenschwamms, welche die Massenströmung des Feststoffes durch den Reaktor beeinträchtigt und gegebenenfalls behindert. Wenn diese Bewegungsabnahme des partikulierten Bettes festgestellt wird, typischerweise an der Auslaßöff-

nung, so werden eine oder mehrere zurückziehbare Brecherlanzen hydraulisch in das partikulierte Bett hinein ausgefahren und aus diesem zurückgezogen, wenn sich dieses durch den Reaktor bewegt, und zwar in der Nähe der Auslaßöffnung 12. Durch die Positionierung der Brecherlanze 22, um gegen den Boden einer vertikalen Masse von Partikeln zu wirken (und vorzugsweise in Richtung auf die entgegengesetzte Wand des Abschnitts 11, welche die Partikel, auf die eingewirkt wird, aufnimmt und abstützt), brechen die Brecherlanzen wirksam jegliche Verklumpung oder Agglomeration von Eisenschwamm auf, welche sich in der Nähe des Auslasses des Abgabeabschnittes 11 bilden.

Obwohl zwei Brecherlanzenanordnungen in Verbindung mit einem Reaktor mit Fließbett und vertikaler Welle gezeigt sind, so kann in Abhängigkeit von der Anwendung nur eine Brecherlanzenanordnung verwendet werden, wenn dies für notwendig befunden wird. In Abhängigkeit vom Massenstrom und der partikelförmigen Zusammensetzung des Erzes sowie in Abhängigkeit vom verwendeten Prozeß- können zwei, drei, vier oder mehr Brecheranordnungen vorteilhafterweise um den Umfang des Reaktors auf verschiedenen Höhen und den verschiedenen Lagen angeordnet sein, so daß jegliche Agglomeration von Eisenschwamm irgendwo über den Querschnitt des Reaktors erreicht werden kann. Wenn darüber hinaus der Reaktor unter Druck betrieben wird, so kann ein Drehschieberventil oder ein Hahn 50 zwischen der Reaktorwand und dem hydraulischen Zylinder verwendet werden, um so die Reaktoröffnung an der Lanzenöffnung 20 abzudichten, so daß der Hydraulikzylinder 24 repariert werden kann, ohne den Betriebsdruck des Reaktors 10 zu unterbrechen.

Der Apparat kann manuell oder ansprechend auf eine feedback-Vorrichtung betätigt werden, die die Ausflußmenge der partikulierten Masse mißt. Obwohl gleicherweise eine Anzahl von Brecherlanzenanordnungen an einem Reaktor montiert sein können, können sie so aktiviert werden, daß sie

-16-unabhängig voneinander oder sequentiell betrieben werden.

Die Lanzen sind vorteilhafterweise im Winkel angeordnet, um sowohl die Abgabe der Partikel nach unten zu unterstützen und noch immer gegen die entgegengesetzte Wand des Abschnittes 11 zu arbeiten, wenn die Partikelverklumpungen aufgebrochen werden. Die Lanzen befinden sich im unteren Teil des Reaktors, wo der Eisenschwamm am kühlsten ist. Die einzigartige Konstruktion erlaubt ein Brechen der Verklumpungen ohne ein Abschalten des Reaktors und ohne eine Behinderung der Gleichförmigkeit des Stromes durch den Reaktor. Dies verbessert den Wirkungsgrad und reduziert Rückstände und Abrieb im Produkt. Schließlich ist der Mechanismus kraftvoll und einfach und tendiert zu einer freien Wartung.

Die Lanze sollte vorzugsweise konisch ausgebildet sein, um während der Benutzung Seitenkräfte zu vermeiden (welche auftreten könnten, wenn eine Keilform verwendet wird.

Daraus würde eine Beschädigung des hydraulischen Zylinders 24 und des Stützgebildes resultieren, wenn sie nicht so gebaut sind, daß sie einer derartigen widrigen Einwirkung widerstehen). Die Seitenkräfte könnten möglicherweise einem nutzvollen Zweck hinsichtlich dem Brechen von Verklumpungen dienen. Dies wurde jedoch nicht als notwendig befunden und eine festere Konstruktion würde höhere Kosten verursachen, die allgemein gesehen nicht gerechtfertigt sind.

Zur Erleichterung des Abnehmens und des Ersetzens der Lanze hat letztere vorzugsweise vier flache und ebene Nuten 23 (siehe insbesondere Fig. 2A und 5), die quer über den Umfang der Lanze 22 im 90°-Winkel zueinander gefräst sind. Die Einschnitte sind so dimensioniert, daß sie den Greifer eines Schlüssels aufnehmen. 35

Das Druckgehäuse 14 ist entsprechend der Darstellung mit

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-17-

einem Drainagestopfen 52 versehen, um das Ablassen von jeglicher hydraulischen Flüssigkeit, die sich ansammeln könnte, zu erleichtern.

Der Winkel α, in dem die Lanze 22 zur Strömungsrichtung der partikulierten Masse durch den Reaktor 10 angeordnet ist, liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 10 bis 50 . In einem breiteren Anwendungsbereich kann der Winkel in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr liegen. Wenn der Winkel α mehr als 90° beträgt, so würde dies normalerweise unerwünscht sein, weil die Lanze gegen die Strömungsrichtung der partikulierten Masse durch den Behälter wirken würde. Winkel über 90° liegen zwar innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung, sind jedoch nicht bevorzugt. Beim anderen Extrem könnte die Behälterwand unter gewissen Umständen vertikal an der Stelle liegen, wo die Lanze im Behälter montiert ist, wodurch ein Winkel α im Bereich von 10° angemessen sein könnte.

Gleicherweise würde es für den bestimmten Zweck wirksam sein, wenn der Winkel θ zwischen der Lanze und der benachbarten Wand des Behälters normalerweise zumindest 10° beträgt. Vorzugsweise liegt der Winkel θ im Bereich von 15 bis 35°.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 bis 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt der Zugang der Lanze 22a zum unter Druck stehenden Inneren des Reaktorbehälters 10 durch Dichtbüchsen 60 und

62. Der hydraulische Zylinder 24a ist nicht innerhalb des Brechergehäuses 14a montiert. Stattdessen steht sein Innenflansch 64 mit einem Flansch 66 des Lanzengehäuses 68 im Eingriff, um das äußere Ende des Brechergehäuses 14a zu bilden. Die Flansche 64 und 68 sind durch eine Manschette 70 abgedichtet.

Die Lanze 22a, die an dem Ende der Kolbenstange 26a befestigt ist, ist in der ausgezogenen Lage im Reaktor 10 in der Nähe der Abgabeöffnung 12 dargestellt. Das konische Ende der Lanze 22a ist ebenso in ihrer zurückgezogenen Lage in Fig. 5 in gestrichelten Linien dargestellt (mit einer Balgverbindung 72) .

Das Lanzengehäuse 68 und der hydraulische Zylinder 24a sind durch eine Steganordnung 74 miteinander verbunden und sind jeweilig als eine axial ausgerichtete Einheit am Abgabeabschnitt 11 der Reaktorwand durch eine innere Stütze 16a und eine äußere Stütze 17 befestigt. So umfaßt die gesamte Brecheranordnung den hydraulischen Zylinder 24a, das Gehäuse 28 und die Steganordnung 74. Alle sind mit dem Lanzenrohr 18a ausgerichtet. Weiterhin umfaßt die komplette Brecheranordnung ein Ventil 50a, welches das Abdichten des Reaktors erlaubt, 'damit der hydraulische Zylinder 24a für die Wartung zusammen mit der Lanze 22a vom Reaktor entnommen werden kann.

Die Büchsen 60 und 62 dienen als Lager zum Abstützen der ausgefahrenen Lanze ^-22a und als Materialdichtungen (sie wirken als eine Barriere und verhindern, daß Partikel und Schmutz von der Reaktorbeschickung in das Lanzengehäuse 68 und den hydraulischen Zylinder 24a gelangen können) . Das außerbords liegende Ende zumindest der abdichtenden Büchse 60 hat eine flache Abschrägung, um das Zentrieren und Ausrichten der darin einzuführenden Lanze 22a zu unterstützen.

Für das ordnungsgemäße Abstützen der durch den hydraulischen Zylinder 24a ausgeübten Reaktionskräfte ohne eine unzulässige Beanspruchung des Lanzengehäuses 6 8 und der Flansche 64 und 66 ist die Steganordnung 74 an einem Ende des Zylinders 24a befestigt und mit dem anderen Ende (mit dem Lanzengehäuse 68) an der Spitze 16a verankert. Die Steganordnung 74 (siehe auch Fig. 6 und 7) umfaßt ein Joch 76 mit Schwenkzapfen 78, an denen

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ein Paar von parallelen Augbolzen 80 (sie dienen als Ankerbolzen) befestigt sind, wobei die Gewindeenden der letzteren durch Muttern 82 an einem Ankerbügel angeschraubt sind. Der Ankerbügel umfaßt parallele Platten 84a und 84b, die durch Radialplatten 86 versteift sind. Die Radialplatten sind am Lanzengehäuse 68 zentriert und befestigt. Die Stütze 16a ist durch Stützbleche 88, 90 und 92 versteift.

Vorzugsweise sollte der Durchmesser des Lanzenrohres 18a durch dieselben Kriterien bestimmt sein, wie diese zuvor im Hinblick auf das Lanzenrohr 18 beschrieben wurden. Das obere Ende der unteren Büchse 60 befindet sich gut oberhalb des dynamischen Ruhewinkels der Beschickung des Reaktorbehälters 10 mit dem partikulierten Material.

Die Erfindung kann in ihren weitesten Umfang dazu verwendet werden, verschiedene Arten von partikuliertem Material aufzubrechen, und zwar ergänzend zu Eisenschwamm, wennimmer das Material eine partikulierte Form hat und zum Agglomerieren neigt.

Leerseite

Claims

Apparat zum Trennen eines agglomerierten partikulierten Materials

Patentansprüche

. Apparat zum Aufbrechen von Agglomerationen partikxilierten Materials, welches in einen Behälter fließt, gekennzeichnet durch eine in der Außenwand (Ti) eines Behälters (10) montierte Lanze (22; 22'; 22a),

eine in der Wand (11) des Behälters (10) ausgebildete Lanzenöffnung (20,· 20') zur Aufnahme der Lanze und zum Verhindern des Entweichens von partikuliertem Material dadurch,

eine Betätigungseinrichtung zum zwangsweisen Ausfahren der Lanze aus ihrer zurückgezogenen Lage zur Außenseite des Behälters in eine im wesentlichen in den Behälter ausgefahrene Lage und zum Zurückziehen derselben aus dem Behälter durch die genannte Öffnung, wobei durch die Betätigungseinrichtung die Lanze entlang einer Linie in den Behälter bewegbar ist, welche nach unten verläuft und relativ zur Strömungsrichtung des partikulierten Materials im wesentlichen entlang der Hauptachse des Behälters einen spitzen Winkel α bildet.
2. Apparat nach Anspruch 1, zum Aufbrechen agglomerierter Verklumpungen von Eisenschwamm in der Kühlzone eines Reduktionsreaktorbehälters mit unter Druck stehendem Fließbett und einer vertikalen Welle, wobei der Behälter in seinem unteren Abschnitt eine zumindest teilweise konvergierende Kühlzone bildet, die in einer schmalen Abgabeöffnung resultiert, gekennzeichnet durch ein Druckgehäuse (14; 14', 14a) für die Lanze (22; 22'; 22a), welches Gehäuse in der Nähe der Abgabeöffnung durch die Lanzenöffnung mit der Kühlzone in Verbindung steht, wodurch die Kühlzone und das Innere des Gehäuses auf dem selben Druck gehalten werden.
3. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung innerhalb des Druckgehäuses (14; 14'; 14a) in Form eines hydraulischen Motors (24; 24a) ausgebildet ist, dessen Kolbenstange (26; 26a) mit der Lanze verbunden ist, und daß ein ' Lanzenrohr (18; 18', 18a) zwischen dem Behälter (10) und dem Druckgehäuse (14; 14', 14a) angeordnet ist und winkelmäßig so liegt, daß es darin die Lanze aufnimmt.
4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse Verankerungsmittel zum Befestigen des hydraulischen Motors (24; 24a) am Ort innerhalb des Gehäuses und eine getrennte Zugangseinrichtung umfaßt, durch die der hydraulische Motor in das Gehäuse einsetzbar und aus diesem entnehmbar ist.
5. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein länglicher Zylinder ist, der mit dem Lanzenrohr (18; 18') ausgerichtet ist und daß die Verankerungseinrichtung eine Aufnahmebuchsenanordnung (43) umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie abnehmbar das vordere Ende des hydraulischen Motors in einer Lage neben und ausgerichtet mit dem Lanzenrohr auf-

nimmt und abstützt, daß die Verankerungseinrichtung weiterhin eine erste Platte (38), die am hinteren Abschnitt des hydraulischen Motors befestigt ist und eine zweite Platte (36) umfaßt, die an der Innenseite des Gehäuses unmittelbar an der Rückseite befestigt ist und die erste Platte teilweise überlappt, wobei die beiden Platten demontierbar miteinander verbunden sind und jeweils so ausgebildet sind, daß die erste Platte so drehbar ist, daß die erste Platte und der daran befestigte hydraulische Motor durch einen Ausschnitt in der zweiten Platte führbar ist.
6. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungseinrichtung eine Ausrichteinrichtung mit einem vorderen und einem hinteren Schenkel, die vom hydraulischen Motor nach unten vorstehen, umfaßt, die in einer Antifriktionslagerung endet, daß die Schenkel eine Länge haben, die im wesentlichen so angepaßt ist, .daß sie den Kolben des hydraulischen Motors hinsichtlich des Lanzenrohres anpaßt, und daß die Zugangseinrichtung eine angelenkte,· abdichtende Deckelplatte ist, mit der das hintere Ende des Gehäuses dicht verschließbar ist, und daß zwischen der Lanzenöffnung und dem Gehäuse eine Ventileinrichtung (50) angeordnet ist, durch die das Gehäuse mit der darin befindlichen Lanze gegenüber dem Behälter für die Wartung des Gehäuses und der daran befindlichen Elemente druckisolierbar ist.
7. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgehäuse (14a) ein im wesentlichen länglicher Zylinder ist, welcher zwischen der Lanzenöffnung (20) und dem Hydraulikmotor (24a) verläuft, wobei der Motor so befestigt ist, daß er das Ende des Gehäuses abschließt, welches von der Lanzenöffnung (20) entfernt liegt, daß am anderen Ende des Gehäuses (14a) eine Balgverbindung (72) angeordnet ist, daß zwischen der Balg-

verbindung (72) und dem .Lanzenrohr (18a) der Lanzenöffnung eine Ventileinrichtung (50a) angeordnet ist, und daß zumindest zwei Hülsenbüchsen (60, 62) neben jeder Seite der Ventileinrichtung (50a) befestigt sind, jeweils innerhalb des Lanzenrohres (18a) und dem Lanzengehäuse (14a), wobei das Druckgehäuse so dimensioniert ist, daß es die Lanze (22a) in ihrer zurückgezogenen Lage hinter der Ventileinrichtung vollständig aufnimmt.
8. Apparat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der spitze Winkel α im Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 90° liegt und daß die Lanze (22; 22'; 22a) und die benachbarte Wand (11) des Behälters (10) einen Winkel θ von mindestens 10° bildet.
9. Apparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lanze (22') mit zugehörigem Gehäuse (14') und Hydraulikmotor (24') entsprechend der ersten Lanze (22) vorgesehen ist, daß die beiden Lanzen in gleichem Winkel zur Achse des Reaktorbehälters (10) angeordnet und zusätzlich versetzt zueinander entlang der Länge der Achse und an gegenüberliegenden Seiten des Behälters angeordnet sind, und daß jede Lanze über die Mittellinie des Behälters ausfahrbar ist, und zwar relativ nahe beieinander, jedoch frei voneinander ohne die andere Lanze zu beeinträchtigen.
10. Apparat nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine feed-back~Einrichtung zum Anzeigen der Abgabe von partikuliertem Material aus dem Reaktorbehälter (10) und zum ins Verhältnissetzen mit den Feststoffen, die dem Reaktorbehälter zugeführt werden, wobei durch die feedback-Einrichtung der Hydraulikmotor aktivierbar ist, um wiederholt die Lanze in den Bereich der Abgabeöffnung zwangsmäßig auszufahren, wodurch eine agglomerierte Verklumpung des partikulierten Materials wegbrechbar ist.