DE3729192C2 - Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme und zum Reinigen der Abgase bei Nichteisen-Metallbehandlungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme und zum Reinigen der Abgase aus der Röstkammer von Nichteisen- Metallbehandlungsanlagen mit einer Abgaswärmerückgewinnungskammer, die eine Vielzahl von vertikal angeordneten Rohren umfaßt, mit Sammlereinrichtungen zum Einführen und Abziehen unter Druck stehenden Wassers in bzw. aus den Rohren, Perkussionseinrichtungen zum Abschütteln der Verunreinigungen von den Rohren, die sich auf den Rohroberflächen abscheiden.

Ähnliche Vorrichtungen sind bekannt insbesondere aus der DD 89 941, wo ein Abhitzekessel, insbesondere Röstofen, mit horizontal liegendem Abgaskanal gezeigt ist. Die Abgasrückgewinnungskammer ist also neben der Gasauslaßkammer angeordnet. Der seitlich neben dem Abhitzekessel angeordnete Röstofen führt zwangsweise zu einer Horizontalströmung der Abgase. Mitgerissene Partikel müssen in Trichtern aus dem Horizontalteil entsorgt werden. Im übrigen geht es bei der DD-PS um die Staubbehandlung bzw. die Vermeidung von Staub.

Das technische Gebiet der Erfindung ist ein Verfahren zum Kühlen der Hochtemperaturgase und/oder der metallischen Dämpfe, die in Bleierz-Röstanlagen vorhanden sind, und richtet sich auch auf diesbezügliche Vorrichtungen.

Wenn dieser Fall in der folgenden Beschreibung angesprochen ist, so ist dies aus Gründen der Erläuterung getan, eine Beschränkung auf das Kühlen von Dämpfen, Brüden oder Gasen, die aus Bleierz behandelnden Anlagen stammen, ist nicht gegeben.

Bekanntlich umfaßt die Bleierzbehandlung das Konzentrieren des im extrahierten Mineral enthaltenen Bleis durch bekannte Mittel, auf eine Konzentration zwischen 60 und 80%.

Die meisten Bleikonzentrate bestehen aus Bleiglanz bzw. Galinit mit verschiedenen Verunreinigungen. Zusätzlich zu Blei enthalten die Konzentrate Ag, Zn, Fe, Cu, Cd, Bi, Sb, Mn, S, SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO und BaSO₄ zusätzlich zu anderen Spurenelementen.

Das Konzentrat wird, um es zu entschwefeln, geröstet, indem das PbS in Oxid umgeformt wird, und dann eine Schmelz- oder Reduktionsstufe erleidet, um das Oxid in unreines Metall (Arbeitsblei) umzuformen, und erleidet schließlich eine Läuterung, um Verunreinigungen von kommerziellem Wert abzutrennen. Während der Röststufe stellt sich eine beachtliche Entwicklung von Dämpfen und Gasen ein, die im wesentlichen bestehen aus:

SO₂
27-37 Vol.-%
CO₂	25-35 Vol.-%
N₂	15-25 Vol.-%
O₂	5-10 Vol.-%
PbO-Dampf	3- 6 Vol.-%
zusätzlich: Staub	400-800 g/Nm³

Die Temperatur dieser Masse von Gasen, Dämpfen und Staub, im folgenden "Abgas" genannt, wobei der Ausdruck "Abgas" jeden Strom von Gasen, Dämpfen und Staub bezeichnet, die in Erzbehandlungsanlagen vorhanden sind, liegt im allgemeinen zwischen 1100°C und 1300°C. Die Erfindung befaßt sich mit der Behandlung dieses Abgases, um dessen Wärmeinhalt rückzugewinnen.

Der Stand der Technik auf diesem Gebiet umfaßt das Zu­ führen von Abgas an einen konventionellen Kessel, der Druckwasserrohre aufweist, die in einer horizontalen Leitung bzw. horizontaler Anordnung sind.

Die Nachteile der bekannten Kessel sind die folgenden:

• 1. die hohe Wartungshäufigkeit zur Entfernung von Ver­ krustungen, die sich auf den Rohren abscheiden und zum Ersatz der Rohre, die korrodiert sind oder vom Abgas korrodiert wurden;
• 2. die Tatsache, daß der Kessel sich außerhalb der Röst­ anlage befindet, so daß Verkrustungen, die sich auf dem Boden abscheiden, im Kreislauf zum Röstbereich durch mechanische Einrichtungen rückgeführt werden müssen;
• 3. der vom Abgas erlittene Druckabfall durch das Speise­ rohr und den Kessel; dieser Druckabfall führt zu Staub- und Dampf- bzw. Brüdenablagerungen längs des Weges.

Gegenüber dem hier aufgezeigten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die auf den ersten Kühlflächen kondensierten Tröpfchen unmittelbar niederzuschlagen, bzw. deren Umfang zu vermindern und diese möglichst zurück in das schmelzflüssige Bad fallenzulassen.

Erreicht wird dies bei einer Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme und zum Reinigen der Abgase der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß

• - die Abgaswärmerückgewinnungskammer direkt oberhalb der Röstkammer und der Gasauslaßkammer angeordnet ist und über einen Querschnitt verfügt, der im wesentlichen gleich dem des oberen Teils der Röstkammer bzw. der Gasauslaßkammer ist,
• - im oberen Teil der Abgaswärmerückgewinnungskammer im wesentlichen Rohre großer Dicke angeordnet sind,
• - im unteren Teil der Abgaswärmerückgewinnungskammer im wesentlichen Rohre mit kleinem Durchmesser und sehr viel engerem Abstand voneinander als im oberen Teil angeordnet sind, und
• - die Rohre sich über den gesamten Querschnitt der Abgaswärmerückgewinnungskammer erstrecken.

Vorzugsweise weist der obere Teil der Abgaswärmerückgewinnungskammer Wärmehilfsübertragungsflächen in Form von flachen Schirmen und Sieben parallel zur Abgasströmung auf, die an einer oder mehreren Trägerschienen befestigt sind und steif mit der metallischen um die Abgaswärmerückgewinnungskammer herum angeordneten Kombination verbunden sind.

Vorzugsweise sind die flachen Schirme oder Siebe von Hammerperkussionseinrichtungen reinigbar, deren Amboß an den Trägerschienen und deren Hammer an die metallische Konstruktion befestigt sind.

Zur Verwirklichung wird das Abgas von einer Temperatur von 1100°C bis 1300°C auf eine Temperatur von weniger als 550°C abgekühlt.

Im Falle von Blei reagieren die im Abgas vorhandenen Schwefeloxiddämpfe sowie die hierin vorhandenen Bleioxide innerhalb des Temperaturbereichs von 700-900°C und bilden Bleisulfat unter Entwicklung von Wärme, die auch während des Kühlens abgezogen wird.

Die Maßnahme nach der Erfindung, die, wie erwähnt, mit der Abgaskühlung durch indirekten Wärmeaustausch mit zu verdampfendem Wasser durch vertikal angeordnete Rohre arbeitet, hat beachtliche Vorteile, verglichen mit dem Stand der Technik. Unter diesen seien die folgenden Vorteile erwähnt:

• 1. Energie wird vom Abgas rückgewonnen, ohne daß dieses durch Rohre an einem Kessel geführt werden müßte;
• 2. Der Wärmeübergang wird aufgrund der Tatsache erleichtert, daß die vertikalen Rohre Verkrustungen und Abscheidungen nur gering ausgesetzt sind, so daß der Wärmeübergang über die Zeit konstant bleibt.
• 3. Die Auslaßtemperatur des Abgases läßt sich sorgfältig regeln, so daß der vom Abgas mitgerissene Metallstaub trocken und nicht klebrig ist.
• 4. Die das Nichteisenerz behandelnde Anlage arbeitet kontinuierlich, ohne daß sie für Reinigung oder Reparatur üblicher Kessel abgeschaltet werden müßte.
• 5. Bei selbsttägigem Reinigen der Wärmeübertragungs­ flächen während des Betriebs durch Perkussion.
• 6. Der Bereich, der den Arbeitsort umgibt, ist voll­ ständig gegen den Röst- und Abgasenergierückgewin­ nungsbereich isoliert; eine Notwendigkeit von Hand einzugreifen, besteht nicht, da beide Temperaturen und Verkrustungen durch Sensoren zuverlässig über­ wacht werden können.
• 7. Hohe Arbeitsflexibilität entsprechend den Produk­ tionsanforderungen im Röstbereich.
• 8. Verwendung eines Perkussionsreinigungssystems, das auf der Außenseite dieser Schachtrohrkonstruktion angeordnet ist, so daß dieses System nicht in Kon­ takt mit dem Abgas kommt und so nicht negativ be­ einträchtigt wird.
• 9. Der Abgasströmungsweg erleidet keine Winkelablen­ kung, so daß bei dessen Durchgang jegliche Blockie­ rungen vermieden werden.
• 10. Die Fähigkeit, die Abgasgeschwindigkeit sehr niedrig zu halten, und zwar wegen des großen Querschnitts­ bereichs der Schachtkonstruktion.
• 11. Die Fähigkeit, Rohre großer Dicke und kleinen Durch­ messers zu verwenden, wodurch die Lebensdauer der Anlage vergrößert und deren Empfänglichkeit dafür, gasseitig zu verschmutzen, vermindert wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll mit Bezug auf die Figuren beschrieben werden, in denen die

Fig. 1 und 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung benachbart der Gasauslaßkammer zeigen, wobei der vollständige Schnitt durch Zusammenfügen der Fig. 1 und 2 erhalten wird, Fig. 1 nach links und Fig. 2 nach rechts weisend;

Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung.

Der Schnitt durch die Fig. 1 und 2 ist benachbart der Gasauslaßkammer gelegt. Zwei Rohre nach den Fig. 1 und 2 bilden einen Teil einer Wandung, die dem Betrachter gegenüberliegt, und zwar zusammen mit dem sichtbaren Rohr dieser Gruppe von Rohren, senkrecht zu der dem Betrachter gegenüberliegenden Wandung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen nicht die metallische Konstruktion außerhalb der Abgaswärmerückgewinnungskammer. In diesen Figuren ist mit 1 ein Rohr aus einer Gruppe von Rohren der dem Betrachter gegenüberliegenden Wand bezeichnet, 2 ist ein Sammler zum Zuführen von unter Druck stehendem Wasser zu den Rohren, 3 eine Düse zum Zuführen von unter Druck stehendem Wasser zu den Rohren, 3 eine Düse zum Zuführen von unter Druck stehendem Wasser an ein Rohr, 4 die metallische Konstruktion, die der Abgaswärmerückgewinnungskammer benachbart ist; 5 ist eine Hammerperkussionseinrichtung, deren Amboß an den Rohren auf deren Außenfläche, die nicht in Kontakt mit dem Abgas steht, befestigt ist, wobei deren Hammer an der metallischen Konstruktion benachbart der Abgaswärmerückgewinnungskammer befestigt ist; 6 ist eine Expansionsdichtung oder -fuge zwischen den Rohren 1 und der metallischen Konstruktion 4, 7 sind vier Reihen oder Lagen von (Ziegel-)Steinen, die den unteren Rand 11 der metallischen Konstruktion schützen, der Hochtemperaturabgas ausgesetzt ist, und 8 ist eine weiche Schicht aus Steinwolle oberhalb der vier Lagen von Ziegeln oder Steinen 9, welche die Verbindung zwischen dem letzten Kühlelement 10 der Gasauslaßkammer 13 und dem unteren Rand 11 der Basis der metallischen Konstruktion benachbart der Abgaswärmerückgewinnungskammer bildet.

Das Bezugszeichen 12 steht für ein wassergekühltes Sperrventil zum Schließen der Gasauslaßkammer.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung. Hierin sind die Wärmehilfsübertragungsschirme 11, die innerhalb der Abgaswärmerückgewinnungskammer in einer Richtung parallel zur Gas- und/oder Dampfströmung angeordnet sind, sichtbar.

Ebenfalls sichtbar sind eine metallische Konstruktion 12, die um das Gebäude herum angeordnet ist; ferner sind Stützen 13 sichtbar, die die um das Gebäude herum angeordnete metallische Konstruktion 12, mit der metallischen Konstruktion 14 verbinden, die um die Abgaswärmerückgewinnungskammer herum angeordnet ist. Eine Isolierschicht ist zwischen der metallischen Konstruktion 14 und der Abgaswärmerückgewinnungskammer, sowie im Bereich der Führungsschienen 17 für die Wärmeübertragungsschirme 11 angeordnet. Ein Amboß 18 ist vorgesehen, gegen den der Hammer schlägt, um die Wärmehilfsübertragungsschirme zu reinigen. Im übrigen trägt die Schiene 19 Führungsstangen 100 für die Abgaswärmerückgewinnungskammer.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme und zum Reinigen der Abgase aus der Röstkammer von Nichteisen- Metallbehandlungsanlagen mit
einer Abgaswärmerückgewinnungskammer, die eine Vielzahl von vertikal angeordneten Rohren umfaßt,
Sammlereinrichtungen zum Einführen und Abziehen unter Druck stehenden Wassers in bzw. aus den Rohren,
Perkussionseinrichtungen zum Abschütteln der Verunreinigungen von den Rohren, die sich auf den Rohroberflächen abscheiden,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Abgaswärmerückgewinnungskammer direkt oberhalb der Röstkammer und der Gasauslaßkammer angeordnet ist und über einen Querschnitt verfügt, der im wesentlichen gleich dem des oberen Teils der Röstkammer bzw. der Gasauslaßkammer ist,
• - im oberen Teil der Abgaswärmerückgewinnungskammer im wesentlichen Rohre großer Dicke angeordnet sind,
• - im unteren Teil der Abgaswärmerückgewinnungskammer im wesentlichen Rohre mit kleinem Durchmesser und sehr viel engerem Abstand voneinander als im oberen Teil angeordnet sind, und
• - die Rohre sich über den gesamten Querschnitt der Abgaswärmerückgewinnungskammer erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Abgaswärmerückgewinnungskammer Wärmehilfsübertragungsflächen in Form von flachen Schirmen uns Sieben parallel zur Abgasströmung aufweist, die an einer oder mehreren Trägerschienen befestigt sind und steif mit der metallischen um die Abgaswärmerückgewinnungskammer herum angeordneten Konstruktion verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Schirme oder Siebe von Hammerperkussionseinrichtungen reinigbar sind, deren Amboß an den Trägerschienen und deren Hammer an die metallische Konstruktion befestigt sind.