DE3526346C2 - Schachtofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schachtofen, insbesondere mit Heißaustrag zur Direktreduktion von Eisenerzen, mit einer in der Längsachse des Schachtofens zentral im Boden des Schachtofens angeordneten Gaseinspeisevorrichtung, die einen zentralen Hohlraum aufweist, von dem eine Mehrzahl von etagenförmig übereinander angeordneten und durch Stege unterbrochenen Gasauslässen für das Reduktionsgas, die die Gaseinspeisevorrichtung in ihrem oberen Teil durchsetzen, in den Innenraum des Schachtofens führen, wobei die Gas­ einspeisevorrichtung als doppelmanteliger, am oberen Ende geschlossener Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Mantel­ zwischenraum an mindestens eine Zuführleitung und minde­ stens eine Abführleitung für ein Kühlmedium angeschlossen ist.

Ein Schachtofen zur Direktreduktion von Eisenerz ist aus der AT-PS 217.064 bekannt. Zur Gaseinspeisung dient ein Lufteinblasrohr, welches entweder aus einer hochtempera­ turbeständigen Legierung oder mit einem Belag aus kerami­ schem Material ausgeführt ist. Eine hochtemperaturbestän­ dige Legierung ist mit einem hohen Kostenaufwand verbun­ den; ein Belag aus keramischem Material ist ebenfalls nicht befriedigend, da dieses keramische Material schlag- und stoßempfindlich ist und durch herabfallendes Be­ schickungsgut leicht beschädigt werden kann. Es stellt also für die Kräfteaufnahme eine unbefriedigende Lösung dar.

Ein Schachtofen der eingangs beschriebenen Art, der insbe­ sondere für das Kalkbrennen dient, ist aus der GB-PS 557.395 bekannt. Für eine zentrale Lufteinleitung in den Schachtofen ist zentrisch im Schachtofen die Gaseinspeise­ vorrichtung angeordnet. Das Kühlmedium tritt zur Kühlung der Gaseinspeisevorrichtung am unteren Ende in den Mantel­ zwischenraum ein und wird mittels eines zentral angeordne­ ten Rohres, welches den der Gaszuleitung dienenden Hohl­ raum durchsetzt, abgeleitet. Dadurch ist eine Abkühlung des Gasstromes bedingt, was unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß bei der bekannten Gasein­ speisevorrichtung große Wärmespannungen auftreten, da sie eine stark ungleichmäßige Temperaturverteilung im Mantel aufweist.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einen Schachtofen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Gaseinspeisevorrichtung eine möglichst gleich­ mäßige Temperaturverteilung aufweist und bei der die Ab­ kühlung des Gasstromes infolge der Kühlung des Mantel­ zwischenraumes möglichst gering gehalten wird. Weiters soll die Gaseinspeisevorrichtung konstruktiv einfach und aus niedriglegierten Stählen trotz hoher im Schachtofen herrschender Temperaturen herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Mantelzwischenraum bis in den obersten Teil des Hohlkör­ pers aufwärts führende Zuführleitungen für das Kühlme­ dium vorgesehen sind, die durch eine am unteren Ende des Hohlkörpers angeordnete Ringleitung verbunden sind, die die Stege durchsetzen und an ihren oberen Enden in einen zentralen, am oberen Ende der Gaseinspeisevorrich­ tung angeordneten Ausströmteil münden.

Durch die erfindungsgemäße Zuführung des noch kalten Kühl­ mediums ergibt sich neben geringen Wärmespannungen im Werkstoff des Mantels eine gleichmäßige Temperaturvertei­ lung im Mantelzwischenraum, wodurch die thermische Bela­ stung der Gaseinspeisevorrichtung insgesamt gering gehal­ ten werden kann und sich eine hohe Standzeit ergibt. Infolge der geringen thermischen Belastung gestaltet sich die Werkstoffauswahl für den Mantel problemlos und es genügt der Einsatz von niedriglegierten Stählen. Selbst bei Leckagen an den Zuführleitungen ist erfindungsgemäß ein Notbetrieb des Schachtofens aufrechtzuerhalten, da kein Kühlmedium in den Gasstrom gelangt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ist darin zu sehen, daß der zentrale, der Gaszuführung dienende Hohlraum der Gas­ einspeisevorrichtung keine Querschnittsverringerung durch Kühlmediumleitungen erfährt.

Eine bevorzugte konstruktiv einfache Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelzwischenraum am unteren Ende des Hohlkörpers in mehrere Abführleitungen für das Kühlmedium mündet, die ebenfalls an eine Ringlei­ tung angeschlossen sind.

Um der thermischen Belastung wirkungsvoll standhalten zu können, sind vorzugsweise der Innen- und Außenmantel des Hohlkörpers aus warmfestem Stahl gebildet.

Es ist zur Aufnahme der Belastungskräfte von besonderem Vorteil, wenn die Hüllfläche der Gaseinspeisevorrichtung paraboloidförmig gestaltet ist.

Vorzugsweise ist der Hohlkörper durch einen Schnellver­ schluß auswechselbar im Boden des Schachtofens und den Boden des Schachtofens durchsetzend befestigt.

Die Erfindung ist anhand der nachstehenden Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unte­ ren Teil eines Schachtofens zeigt. Die Fig. 2 und 3 sind Schnitte, die gemäß den Linien II-II und III-III der Fig. 1 geführt sind.

Im Boden 1 eines Schachtofens 2 ist eine zentrale Öffnung 3 vorgesehen, in die eine Gaseinspeisevorrichtung 4 einge­ setzt ist. Die Gaseinspeisevorrichtung 4 weist einen außerhalb des Innenraumes 5 des Schachtofens 2 liegenden Flansch 6 auf und liegt an einem an der Bodenaußenseite 7 montierten Gegenflansch 8 an. Zur Fixierung der Gasein­ speisevorrichtung 4 dient ein schematisch dargestellter Bajonettverschluß 9, der die beiden Flansche 6 und 8 aneinander fixiert. Dieser Bajonettverschluß 9 ermöglicht einen schnellen Wechsel der Gaseinspeisevorrichtung 4, so daß damit verbundene Ofenstillstände kurz gehalten werden können. Seitlich neben der Gaseinspeisevorrichtung 4 ist eine die Ofenseitenwand 10 durchsetzende Austragevorrich­ tung, die als Förderschnecke 11 ausgebildet ist, vorge­ sehen.

Die Gaseinspeisevorrichtung 4 wird von einem doppelmante­ ligen Hohlkörper 12 gebildet. Der zentrale Hohlraum 13 des Hohlkörpers 12 ist an eine das Reduktionsgas einspeisende Leitung 14 angeschlossen. Im oberen Drittel des Hohlkör­ pers 12 sind eine Mehrzahl von etagenförmig übereinander angeordneten, schlitzförmig ausgebildeten Gasauslässen 15 vorgesehen, die den doppelmanteligen Hohlkörper 12 durch­ setzen und seinen zentralen Hohlraum 13 mit dem Innenraum 5 des Schachtofens 2 verbinden.

Diese schlitzförmigen Gasauslässe 15 teilen den oberen Teil des Hohlkörpers 12 in mehrere Segmente 12′, 12′′, 12′′′. Die Segmente 12′, 12′′, 12′′′ sind durch hohle, die Gasauslässe 15 unterbrechende Stege 16 verbunden, wobei der Hohlraum 17 dieser Stege mit dem Mantelzwischenraum 18 des Hohlkörpers 12, also den Mantelzwischenräumen des unteren Teiles und der daran anschließenden Segmente 12′, 12′′, 12′′′ in Verbindung stehen.

Der die Gasauslässe 15 aufweisende Teil des Hohlkörpers ist nach oben hin verjüngt ausgebildet, wobei die diesen Teil einhüllende Hüllfläche 19 paraboloidförmig gestaltet ist. Die Segmente 12′, 12′′, 12′′′ selbst weisen einen paraboloidförmigen Außenmantel auf. Die oberen Enden 20 der Segmente 12′, 12′′ werden von den unteren Enden 21 der darüber angeordneten Segmente 12′′, 12′′′ von oben gesehen schirmförmig überdeckt. Die schlitzförmigen Gasauslässe 15 selbst sind nach außen abwärts geneigt.

In dem Mantelzwischenraum 18 sind vom unteren Teil des Hohlkörpers 12 aufwärts führende und unten durch eine Ringleitung 22 verbundene Zuführleitungen 23 für das Kühl­ medium vorgesehen, die die hohlen Stege 16 durchsetzen und innerhalb des obersten geschlossenen Segmentes 12′′′ des Hohlkörpers 12 in einen zentralen Ausströmteil 24 münden. Das durch die Zuführleitungen 23 bis zum zentralen Aus­ strömteil 24 fließende Kühlmedium wird am oberen Ende des Hohlkörpers 12 nach unten umgelenkt, durchströmt das ober­ ste Segment 12′′′ und daran anschließend die dieses Segment 12′′′ mit dem nächstunteren Segment 12′′ verbindenden Hohl­ räume 17 der Stege 16. Nach Durchströmen des letzten Segmentes 12′ mündet das Kühlmedium in den etwa zylin­ drisch gestalteten unteren Teil des Hohlkörpers 12 und fließt über mehrere Abführleitungen 25, die radialsymme­ trisch vorgesehen sind, und eine die Abführleitungen 25 verbindende Ringleitung 26 ab.

Der Mantel des Hohlkörpers 12, und zwar sowohl der Innen- 27 als auch der Außenmantel 28, sind aus warmfestem Stahl gebildet. Der Außenmantel ist an den nach oben und außen gerichteten Flächen mit einer verschleißfesten Schicht 29 versehen, so daß der Abrieb durch die Möllersäule gering gehalten wird.

Die Höhe 30 des Hohlkörpers 12 ist so bemessen, daß sich das geschlossene obere Ende 31 des Hohlkörpers 12 knapp unterhalb des Lastdruckpunktes befindet, wobei unter Last­ druckpunkt jener Punkt verstanden wird, ab dem die zwi­ schen der Schachtofenseitenwand 10 und der Möllersäule herrschenden Reibungskräfte die Möllersäule vollständig tragen.

Die Gaseinspeisevorrichtung 4 dient zur mittigen Zufuhr des gesamten Reduktionsgases, wodurch eine homogene Gas­ verteilung über den Schachtquerschnitt des Schachtofens 2 erzielt wird, was eine für eine bestimmte Ofenleistung verkürzte Bauhöhe des Schachtofens 2 ermöglicht.

Claims (5)

1. Schachtofen (2), insbesondere mit Heißaustrag zur Di­ rektreduktion von Eisenerzen, mit einer in der Längs­ achse des Schachtofens (2) zentral im Boden (1) des Schachtofens (2) angeordneten Gaseinspeisevorrichtung (4), die einen zentralen Hohlraum (13) aufweist, von dem eine Mehrzahl von etagenförmig übereinander ange­ ordneten und durch Stege unterbrochenen Gasauslässen (15) für das Reduktionsgas, die die Gaseinspeisevor­ richtung in ihrem oberen Teil durchsetzen, in den In­ nenraum (5) des Schachtofens (2) führen, wobei die Gaseinspeisevorrichtung (4) als doppelmanteliger, am oberen Ende (31) geschlossener Hohlkörper (12) ausge­ bildet ist, dessen Mantelzwischenraum (18) an minde­ stens eine Zuführleitung (23) und mindestens eine Ab­ führleitung (25) für ein Kühlmedium angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantelzwischenraum (18) bis in den obersten Teil des Hohlkörpers (12) aufwärts führende Zuführleitungen (23) für das Kühlmedium vorgesehen sind,

• - die durch eine am unteren Ende des Hohlkörpers (12) angeordnete Ringleitung (22) verbunden sind,
• - die die Stege (16) durchsetzen und
• - die an ihren oberen Enden in einen zentralen, am oberen Ende (31) der Gaseinspeisevorrichtung angeordneten Ausströmteil (24) münden.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelzwischenraum (18) am unteren Ende des Hohlkörpers (12) in mehrere Abführleitungen (25) für das Kühlmedium mündet, die ebenfalls an eine Ringlei­ tung (26) angeschlossen sind.

3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innen- (27) und Außenmantel (28) des Hohlkörpers (12) aus warmfestem Stahl gebildet sind.

4. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllfläche (19) der Gaseinspei­ sevorrichtung paraboloidförmig gestaltet ist.

5. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12) durch einen Schnellverschluß (9) auswechselbar im Boden (1) des Schachtofens (2) und den Boden (1) des Schachtofens (2) durchsetzend befestigt ist.