DE4111643A1

DE4111643A1 - Continuous regeneration plant for resin-bound foundry sands - comprises thermal regeneration stage and counterflow cascade oven allowing continuous sand recovery with min. energy consumption

Info

Publication number: DE4111643A1
Application number: DE19914111643
Authority: DE
Inventors: Urs Dipl Ing Brandenberger; Johann Koppensteiner
Original assignee: Grundmann Geb GmbH
Current assignee: Georg Fischer Automobilguss GmbH Austria
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1991-10-24

Abstract

Continuous regeneration plant for resin-bound foundry sands comprises, after mechanical prepn. of used sand, a continuously fed thermal regeneration stage with sand preheater and counterflow cascade oven with several vertically spaced hot air blown stages and bottom-mounted burner. Hot air from the following sand cooler is blown into the oven and supplies heat for the sand preheater and preheated air to the burner. ADVANTAGE - Provides continuous recovery of sand in fully automatic operation with min. prim. energy consumption. Complete combustion of resin components with min. flue gas emission.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung von kunstharzgebundenen Gießereialtsanden mit einer mechanischen und einer anschließenden thermischen Aufbe reitung in einem Kaskadenofen mit übereinander in einzelnen Etagen liegenden Wirbelschichten mit Luftzuführungen und einem von der Abwärme des Ofens gespeisten Sandvorwärmer und einem dem Ofen nachgeschalteten Sandkühler.The invention relates to a device for continuous Regeneration of resin-bound foundry sands with a mechanical and a subsequent thermal treatment riding in a cascade oven with one on top of the other Fluidized bed layers with air inlets and one sand preheater fed by the waste heat of the furnace and one sand cooler downstream of the furnace.

Dem in der Gießerei eingesetzten Kernsand wird zur Gewähr leistung der Formstabilität Kunstharz beigegeben. Die Kerne wer den ausgehärtet und dann in die Gußform entsprechend eingesetzt. Nach dem Gießvorgang werden die Kerne bzw. deren Bruchstücke meist auf der Halde entsorgt. Auch kunststoffgebundener Form sand aus dem Formkasten wird in gleicher Weise ausgeschieden. Im Hinblick auf die hohen Anschaffungskosten des speziellen Gießereisandes und infolge der zunehmenden Umweltprobleme bei der Endlagerung in dem großen Umfang hat man ein Verfahren zur Regenerierung der kunstharzgebundenen Gießereialtsande entwickelt, das auf einem Verbrennen des Kunstharzanteiles des Altsandes beruht. Es werden die Kerne bzw. Formbruchstücke vorerst mecha nisch zerkleinert und von Fremdkörpern grob gereinigt. Sodann wurde ein Ofen chargenweise beschickt und die Charge auf eine hohe Temperatur gebracht, bis der Kunstharzanteil verbrannte. Die Charge wurde dem Ofen entnommen und nach Abkühlung des Alt sandes war die Regenerierung abgeschlossen. Als Nachteil hat sich die bei den üblichen Ofen erforderliche diskontinuierliche Arbeitsweise erwiesen. Ferner kommt es in den Ofen infolge des Einbringens der Charge etwa während der Aufheizperiode unter den Einfluß der Feuerung zu einer unvollständigen Verbrennung und daher zu einer Überschreitung der Emissionsgrenzwerte in den Rauchgasen.The core sand used in the foundry is guaranteed Performance of dimensional stability synthetic resin added. The cores who the cured and then inserted into the mold accordingly. After the casting process, the cores or their fragments mostly disposed of on the heap. Also plastic-bound Sand from the molding box is excreted in the same way. In view of the high cost of the special Foundry sand and due to increasing environmental problems the disposal to a large extent has a procedure for Regeneration of the resin-bound foundry sands developed, the burning of the synthetic resin part of the old sand is based. The cores or form fragments are initially mecha niche crushed and roughly cleaned of foreign bodies. Then an oven was loaded in batches and the batch was transferred to a brought high temperature until the resin part burned. The batch was removed from the oven and after the Alt cooled down regeneration was completed. As a disadvantage the discontinuous required in conventional furnaces Proven how it works. It also comes into the oven as a result of Introducing the batch approximately during the heating period the influence of firing on incomplete combustion and therefore to exceed the emission limit values in the flue gases.

Die DE-A1-36 36 479 betrifft eine Anlage zum Regenerieren von Altsand, insbesondere Formsand, von Gießereibetrieben und hat zum Ziel, den Sand von Binderresten zu befreien, sodaß der Sand wie ein Neusand eingesetzt werden kann. Dazu wird der Sand in einem Wirbelschichtofen hoch erhitzt, wodurch die Bin deranteile zerstört werden. Ein nachgeschalteter Sandkühler führt Wärme in den Wirbelschichtofen zurück. Von der Abwärme des Ofens wird ferner ein Sandvorwärmer geheizt.DE-A1-36 36 479 relates to a plant for regenerating Used sand, in particular molding sand, from foundries and has the goal is to free the sand from binder residues so that the Sand like new sand can be used. For this the Sand heated in a fluidized bed furnace, causing the bin parts are destroyed. A downstream sand cooler returns heat to the fluidized bed furnace. From the waste heat A sand preheater is also heated in the furnace.

Die DE-Al-30 32 560 zeigt ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Aufbereiten harzgebundener Gießereisande, bei der das Schüttgut zuerst vorgewärmt und in weiteren Schritten kon tinuierlich durch übereinander angeordnete Prozeßräume eines Kaskadenofens fließt. Den einzelnen Etagen des Ofens wird Gas über Anschlußleitungen zugeführt, wobei eine Verbrennung un mittelbar durch die brennbaren Anteile des Sandes, ergänzt durch das brennbare Gas, erfolgt.DE-Al-30 32 560 shows a method and a device processing for resin-bound foundry sands at the the bulk material is preheated first and then con continuously through process rooms one above the other Cascade stove flows. The individual floors of the furnace are gas supplied via connecting lines, a combustion un indirectly supplemented by the combustible parts of the sand by the combustible gas.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei kontinuierlicher und vollautomatischer Arbeitsweise ein Minimum von Primärenergie benötigt, die kostengünstig in der Errichtung ist und darüber hinaus eine Reduktion der Ab gase ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kaskaden ofen mit einem Brenner in Bodennähe ausgebildet ist, daß die Kühlluftkanäle oder -Rohrleitungen des Sandkühlers vorzugsweise Wirbelschicht-Sandkühlers an die Luftzuführungsleitungen für die Ofenluft, insbesondere für die Verwirbelung in den einzel nen Kaskaden sowie für die Brennerluft, angeschlossen sind und die heiße Abluft aus dem Innenraum des Kühlers dem dem Kaskaden ofen vorgeschalteten Sandvorwärmer zur Erhitzung des Sandes auf eine Eintrittstemperatur in den Kaskadenofen, die eine vollstän dige Verbrennung der Kunstharzanteile gewährleistet, zuführbar ist. Der vorgenannten Vorrichtung zur thermischen Regenerierung wird ein mechanischer aufbereiteter Altsand zugeführt. Zur mechanischen Aufbereitung zieht eine Vibrorinne den Altsand aus einem Sammelbehälter ab und führt ihn dosiert einem Eisenab schneider zu. Anschließend wird der Altsand in einem Vibrations knollenbrecher geraspelt und durch Siebung von Aluminiumteilchen sowie unzerstörten Sandknollen befreit. Der Altsand gelangt dann in einen Vorratssilo und wird der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt. Der besondere Aufbau des Ofens, der kontinuierlich beschickt wird und bezüglich der Feuerung im Gegenstromprinzip mit einer Verwirbelung des Altsandes in den einzelnen Etagen der Kaskade arbeitet, zusammen mit der Energierückführung aus dem Kühler einerseits als heiße Ofen- und Verwirbelungsluft und anderseits zu dem Sandvorwärmer, führen zu dem kompakten, ener giesparenden Aufbau der Anlage und ergeben den hervorragenden Wirkungsgrad bzw. gewährleisten die Einhaltung der strengen Ab gasbestimmungen.The invention aims to provide a device that with continuous and fully automatic operation a minimum of primary energy is needed that is inexpensive in the establishment and, moreover, a reduction of the Ab allows gases. This is achieved in that the cascades oven is designed with a burner near the bottom that the Sand cooler cooling air ducts or piping preferably Fluidized bed sand cooler to the air supply lines for the oven air, especially for swirling in the individual cascades and for the burner air, are connected and the hot exhaust air from the interior of the cooler to the cascade oven upstream sand preheater to heat the sand an entry temperature into the cascade furnace, which is a complete guaranteed combustion of the synthetic resin parts, feedable is. The aforementioned device for thermal regeneration a mechanically processed waste sand is fed. To mechanical processing, a vibratory trough pulls out the old sand a collecting container and doses it to an iron tailor. The old sand is then vibrated tuber crushers and grated by sieving aluminum particles as well as undestroyed tuber of sand. The old sand then arrives in a storage silo and the device according to the invention fed. The special structure of the furnace, which is continuous is charged and with respect to the firing in the counterflow principle with a swirling of the old sand in the individual floors of the Cascade works together with the energy return from the Cooler on the one hand as hot furnace and swirling air and on the other hand to the sand preheater, lead to the compact, ener low-energy construction of the system and result in excellent Efficiency or ensure compliance with the strict Ab gas regulations.

Es sind die Kühlluftkanäle des nachgeschalteten Sandkühlers an die Luftzuführungsleitungen für die Ofenluft, insbesondere für die Verwirbelung in den einzelnen Kaskaden sowie für die Brennerluft angeschlossen. Die heiße Abluft aus dem Innenraum des Sandkühlers ist dem Sandvorwärmer zuführbar, damit der Sand in den Kaskadenofen bereits mit jener Eintrittstemperatur kommt, die eine vollständige Verbrennung der Kunstharzanteile gewährleisten.It is the cooling air ducts of the sand cooler connected downstream to the air supply lines for the furnace air, in particular for the swirling in the individual cascades as well as for the Burner air connected. The hot exhaust air from the interior of the sand cooler can be fed to the sand preheater so that the Sand in the cascade furnace at that entry temperature comes a complete combustion of the resin parts guarantee.

Es ist zweckmäßig, wenn in den einzelnen Etagen des Kaska denofens wannenförmige Einsätze übereinander vorgesehen sind, in die Luftzuführungsleitungen hineinragen und wenn die Luft zuführungsleitungen gegen den Boden der wannenförmigen Einsätze gerichtete Luftaustrittsbohrungen bzw. Düsen zur Verwirbelung des zu regenerierenden Sandes aufweisen. Dadurch wird eine gleichmäßige Verwirbelung erreicht. Die Gefahr eines Verstopfens wird hintangehalten. Es ist vorteilhaft, wenn zwischen dem Sand vorwärmer und dem Kaskadenofen eine Dosiereinrichtung wie bei spielsweise eine Dosierschnecke oder ein Vibrorohr bzw. Vibro rinne oder ein Zellenrad zur kontinuierlichen Beschickung des Kaskadenofens vorgesehen ist. Bei einer besonderen Ausführungsform ist eine Abwärmleitung aus einer dem Ofen nach geschalteten Rauchgasreinigungsanlage vorzugsweise katalytisch an den Sandvorwärmer zur Energiezuführung angeschlossen.It is convenient if in the individual floors of the Kaska trough-shaped inserts are provided one above the other, protrude into the air supply lines and if the air supply lines against the bottom of the trough-shaped inserts directed air outlet holes or nozzles for swirling of the sand to be regenerated. This will make one uniform turbulence achieved. The risk of constipation is being held up. It is advantageous if between the sand preheater and the cascade oven a metering device as in for example a dosing screw or a vibrating tube or vibro channel or a cell wheel for continuous loading of the cascade oven is provided. With a special one Embodiment is a waste heat pipe from an after the furnace switched flue gas cleaning system, preferably catalytically connected to the sand preheater for energy supply.

Aus dem Sandkühler, dem noch eine Kühlstufe mit Wasserkühl schlangen nachgeschaltet sein kann, gelangt der Sand in einen Silo. Eine Siebeinrichtung sorgt für gleichbleibende Korngrößen in den einzelnen Silokammern.From the sand cooler, which has a cooling stage with water cooling can be connected in line, the sand gets into one Silo. A sieve ensures constant grain sizes in the individual silo chambers.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of a system according to the invention is shown schematically in the drawing.

Die von einer Gießerei anfallenden Kerne oder Formteile aus kunstharzgebundenem Gießereisand werden in Bruchstücken in ei nem Sammelbehälter 1 gelagert und über eine dosierende Förder vorrichtung 2, wie etwa eine Förderschnecke, vorerst einem auf magnetischer Basis arbeitenden Eisenabscheider 3 zugeführt. The resulting from a foundry cores or molded parts from resin-bound foundry sand are stored in fragments in egg nem container 1 and a metering conveyor device 2 , such as a screw conveyor, initially fed to a magnetic separator working iron separator 3 .

Ein Vibrationsknollenbrecher 4 scheidet in weiterer Folge Alu miniumteile und bisher unzerstörte Sandknollen aus. Der auf die se Weise mechanisch aufbereitete kunstharzgebundene Sand gelangt in einen Silo 5, der einen Sandvorwärmer 6 versorgt. Eine dosie rende Fördereinrichtung 7, wie etwa ein mit vorwählbarer Um drehungszahl antreibbares Zellenrad oder eine Förderschnecke, oder eine Vibrorinne bzw. Vibrorohr führt den heißen Sand einem Ofen 8 zu, der über eine Rauchgasreinigungsanlage 9 verfügt. Vom Ofen 8 gelangt der hocherhitzte Sand in einen Sandkühler 10.A vibratory tuber crusher 4 subsequently removes aluminum parts and previously undestroyed tuber of sand. The mechanically processed synthetic resin-bonded sand in this way reaches a silo 5 , which supplies a sand preheater 6 . A dosie conveying device 7 , such as with a pre-selectable speed driven cell wheel or a screw conveyor, or a vibrating channel or vibrating tube leads the hot sand to an oven 8 , which has a flue gas cleaning system 9 . The highly heated sand reaches a sand cooler 10 from the furnace 8 .

Der Sandvorwärmer 6 wird durch die heiße Abluft aus dem Innen raum des Sandkühlers 10 mit Wärmeenergie versorgt. Ferner kann ein Wärmetauscher mit der Rauchgasreinigungsanlage 9 verbunden sein, der Wärmeenergie dem Sandvorwärmer 6 zusätzlich zuführt.The sand preheater 6 is supplied with thermal energy by the hot exhaust air from the interior of the sand cooler 10 . Furthermore, a heat exchanger can be connected to the flue gas cleaning system 9 , which additionally supplies thermal energy to the sand preheater 6 .

Der Ofen 8 ist als Kaskadenofen mit kontinuierlicher Arbeits weise im Gegenstromprinzip ausgebildet. Der Brenner 11 liegt in dem der Beschickungsöffnung 12 diametral gegenüberliegenden Bereich des Ofens. In mehreren Etagen sind im Inneren des Ofens wannenförmige Einsätze 13 vorgesehen, die zueinander in der Weise versetzt sind, daß sich eine labyrinthartige Heißluft bzw. Flammenführung im Ofen ergibt. In die Einsätze 13 ragen Luftzuführungsleitungen 14 hinein, die zum Boden der Einsätze 13 gerichtete Bohrungen 15 bzw. Düsen aufweisen. Die Luft wird von einem Gebläse 16 angesaugt und in den Kühlschlangen des Sandkühlers 10 erhitzt. Somit entweicht Heißluft unter Über druck aus den Düsen 15, die die Verwirbelung des Sandes im Ofen 8 hervorruft und gleichzeitig die nötige Verbrennungsluft dar stellt. Die besondere Anordnung der Bohrungen 15 sowie der wannenförmige Boden der Einsätze, gegen welchen die Bohrungen 15 gerichtet sind, bewirken eine Luftführung, die zu einer äußerst intensiven Verwirbelung führt. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß die Bohrungen 15 vor einem Verstopfen ge schützt sind.The furnace 8 is designed as a cascade furnace with continuous working, in the countercurrent principle. The burner 11 is located in the area of the furnace diametrically opposite the loading opening 12 . In several floors, trough-shaped inserts 13 are provided in the interior of the furnace, which are offset from one another in such a way that a labyrinthine hot air or flame guidance results in the furnace. In the inserts 13 project air supply lines 14 in having directed towards the bottom of the inserts 13 holes or nozzles 15. The air is drawn in by a fan 16 and heated in the cooling coils of the sand cooler 10 . Thus hot air escapes under pressure from the nozzles 15 , which causes the swirling of the sand in the furnace 8 and at the same time represents the necessary combustion air. The special arrangement of the bores 15 and the trough-shaped bottom of the inserts, against which the bores 15 are directed, result in air guidance which leads to an extremely intensive swirling. There is also the advantage that the bores 15 are protected from clogging ge.

In ähnlicher Weise wird die Luft für den Brenner 11 im Band kühler vorgewärmt. Similarly, the air for the burner 11 in the belt is preheated cooler.

Die gesamte Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und abge sehen von der Brennerenergie (z. B. Erdgas) ohne zusätzliche Primärenergie für die einzelnen Komponenten.The entire device works continuously and abge see of the burner energy (e.g. natural gas) without additional Primary energy for the individual components.

Der Sandkühler 10 umfaßt gemäß dem Ausführungsbeispiel noch einen zweistufigen Nachkühler 17 mit Kühlwasser in einem ge schlossenen oder offenen Kühlkreislauf. Der auf Raumtemperatur abgekühlte thermisch regenerierte Sand gelangt in einen Silo 18 und über eine dosierende Fördereinrichtung 19 in einen Sand sichter 20, z. B. einem Windsichter 20 mit Klassiereinrichtung. Der Sand steht dann der Gießerei 21 zur Kernfertigung zur Verfügung.The sand cooler 10 comprises according to the embodiment, a two-stage aftercooler 17 with cooling water in a closed or open ge cooling circuit. The thermally regenerated sand cooled to room temperature passes into a silo 18 and via a metering conveyor 19 into a sand separator 20 , e.g. B. a wind sifter 20 with classifier. The sand is then available to the foundry 21 for core production.

Der im Windsichter 20 auftretende Staub wird zur Ent staubungsanlage 22 geführt, die der Rauchgasreinigungseinrich tung 9 nachgeschaltet ist. Ein Staubsilo 23 und eine Befeuchti gungsschnecke 24 gewährleisten eine umweltschonende Entsor gung auf einer Deponie 25.The dust occurring in the air classifier 20 is guided to the dust removal system 22 , which is connected to the flue gas cleaning device 9 . A dust silo 23 and a moistening screw 24 ensure environmentally friendly disposal in a landfill 25 .

Claims

1.Device for the continuous regeneration of resin-bound foundry sands with a mechanical and a subsequent thermal treatment in a cascade furnace with fluidized beds lying one above the other with air inlets and a sand preheater fed by the waste heat of the furnace and a sand cooler downstream of the furnace, characterized in that that the cascade furnace ( 8 ) with a burner ( 11 ) is formed near the ground, that the cooling air channels or pipes of the sand cooler ( 10 ) before preferably fluidized bed sand cooler to the Luftzuführungslei lines for the furnace air, especially for the swirling in the individual cascades and for the burner air, are connected and the hot exhaust air from the interior of the cooler ( 10 ) to the cascade furnace ( 8 ) upstream sand preheater ( 6 ) for heating the sand to an inlet temperature in the cas kadenofen, which is a complete combustion g of the Harzan parts guaranteed, can be fed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the individual floors of the cascade furnace ( 8 ) trough-shaped sets ( 13 ) are provided one above the other, in the air supply lines ( 14 ) protrude and in that the air supply lines ( 14 ) against the bottom of the have trough-like inserts ( 13 ) directed air outlet bores ( 15 ) or nozzles for swirling the sand to be regenerated.

3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that between the sand preheater ( 6 ) and the cascade furnace ( 8 ) a metering device ( 7 ), such as a metering screw or a cellular wheel or a vibrating tube or vibrating channel for the continuous loading of the Cascade oven is provided.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a waste heat line from a furnace ( 8 ) downstream flue gas cleaning system ( 9 ) is preferably catalytically connected to the sand preheater ( 6 ) for energy recovery.