DE937103C

DE937103C - Wirbelstromofen

Info

Publication number: DE937103C
Application number: DEH13782A
Authority: DE
Inventors: Kurd Von Dipl-Ing Haken
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-09-09
Filing date: 1952-09-09
Publication date: 1955-12-29

Description

Wirbelstromofen Es sind Wirbe:lschichtöfen bekannt, bei denen das Trägergas, das zur Heizung oder gegebenenfalls als Reduktionsmittel dienen kann, das aufgegebene körnige oder auch staubförmige Gut aufwirbelt.
Für die Behandlung staubförmiger Erze mit Reduktionsmitteln. eignen sich die Öfen nur bedingt, insbesondere deshalb, weil bei ungleichmäßigem Staub das Feinmaterial mit, einer anderen Geschwindigkeit den Reduktionsgasen. ausgesetzt. wird als das gröbere Material. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß einige solcher Reduktionsprozesse, beispielsweise die Reduktion von Zinnoxyden und von Magnetit, unter Umständen sehr lange Reduktionszeiten. erfordern. In solchen Fällen versuchte man in Drehrohröfen zu arbeiten, die eine beträchtliche Länge haben mußten. Es ist auch in Betracht zu ziehen, daß vielfach mehrere verschiedene Prozesse bei der Reduktion berücksichtigt werden müssen, was bei Drehrohröfen nicht möglich ist.
Es wurde nun gefunden, daß man einfacher zum Ziele kommt, wenn man einen Schachtofen mit einer Vielzahl in Etagen übereinander angeordneter Wirbelschichten verwendet, bei dem erfindungsgemäß jede Etage des Ofens in einzelne. Wirbelkästen mit Verdrängungskörpern und Wirbeldüsen derart unterteilt ist, daß die von Etage zu Etage sich nicht oder nur wenig überdeckenden Wirbelflächen etwa schachbrettartig gegeneinander versetzt angeordnet sind. Das am oberen Ofenende aufgegebene pulverförmige Gut wird in dem erfindungsgemäßen Ofen in jeder Etage: mit Trägergas vom jeweils erforderlichen Druck, der durch Einbau von Rückschlagventilen in die Zuführungsleitungen für das Trägergas zur jeweils nächstniedrigeren Etage -hin zunimmt, aufgewirbelt, wobei das Behandlungsgut durch periodische Druckstöße aus an. die Zuführungsleitungen angeschlossenen Gasbehältern langsam in dichter Füllung von oben nach unten durch den Ofen geführt wird. Bei dieser als Wirbelstromofen bezeichneten Vorrichtung wird infolge des dichten Füllungsgrades das Feinmaterial vom abwärts führenden Strom des gröberen Gutes mit ergriffen und kann nicht in wesentlichen Mengen mit dem Abgas aus dem Ofen abgeführt werden.
In der Zeichnung ist in Fig. i ein Wirbelstromofen gemäß der Erfindung, wie er beispielsweise für eine Eisenerzaufbereitung verwendet werden kann, im Schnitt dargestellt. In Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt senkrecht zur Bildebene der Fig. i gezeigt. Mit i ist der obere Schacht, mit 2 der untere Schacht bezeichnet. Im oberen Schacht wird Trägergas, z. B. Luft, durch Rohre 3 mit Wirbeldüsen 4 zugeführt. Die Rohrleitungen 3 sind in die Etagendecken 5 eingebaut und etwa gleichmäßig über die Peripherie des Schachtes in jeder Etage auf die Wirbelkästen 6 verteilt. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Etagendecken durchbrochen und in Einzelabschnitte, z. B. die sektorartigen Kästen 6, aufgeteilt, die mit Wirbelflächen ausgerüstet sind. Jede dieser Wirbelflächen ist mit Verdrängungskörpern 6" versehen. Es können am Umfang dieses Ofens noch Rohre 15 etwa in tangentialer Richtung angeordnet sein, durch die Brennstoff eingeblasen wird. Das zu behandelnde Gut wird oben pneumatisch durch Öffnungen 7 aufgegeben. über Rohrleitungen 16 wird das Trägergas für die Wirbelschichten den einzelnen Etagen des Ofens durch Rohrleitungen i i zugeführt. In den Leitungen 16 und den Leitungen ii sind Überdruckventile io eingebaut, um den Druck des Trägergases in den einzelnen Etagen zu regeln. Die Einstellung des Druckes erfolgt dabei so, daß der Druck in der höheren Etage jeweils geringer ist als in der darunterliegenden. Die einzelnen sektorartigen mit erhöhtem Rande versehenen Wirbelflächen (Wirbelkästen) sind von Etage zu Etage gegeneinander versetzt, 'derart, daß sie sich nicht oder nur wenig überdecken. Der Transport der Feststoffteilchen der Wirbelschichten zur jeweils nächstniedrigeren Etage wird durch periodische Drucksteigerungen geregelt, die durch Aufgabe von Druckstößen mit den Gasbehältern 18 hervorgerufen werden. Durch die in den Wirbelflächen angeordneten Verdränger 6" ist ein nur langsames Abwärtswandern der Feststoffteilchen gewährleistet, so daß der Füllungsgrad des Schachtofens hoch ist. Gegebenenfalls ist in der Mitte des Ofens ein durch alle oder mehrere Etagen: hindurchgeführter Druckentlastung@kanal angeordnet. Dieser Kanal bewirkt, daß der Druck von Etage zu Etage nach oben zu bedeutend weniger absinkt, als wenn die Etagen geschlossen sind und der Gesamtdruck des schwebenden Feststoffstaubes zu tragen ist. Am unteren Ende des Ofens ist ein Sammeltrichter 13 zur Entnahme des behandelten Gutes mit Regulierschieber 14 unter der Einführung 17 für die Behandlungsgase, z. B. kohlenoxydhaltige Gase, angeordnet. Die durch Leitung 8 austretenden Abgase werden durch den Entstauber 9 weitgehend entstaubt. Gegebenenfalls können weitere Entstaubungsvorrichtungen angeschlossen werden. Der aufgefangene Feinstaub kann durch die Rohrleitungen 3 und Düsen 4 in den Prozeß zurückgeführt werden.
Besonders vorteilhaft"kann der erfindungsgemäße Ofen zur Behandlung von Erzen verwendet werden, da man in ihm bei einer guten Verteilung des Gases in den einzelnen Schichten die spezielleReduktions-, Heiz- oder Röstarbeit völlig gleichmäßig vornehmen kann. Bei der Behandlung von Eisenerz reicht beispielsweise ein Schachtofen mit einem Rauminhalt von io.cbm aus, um gleichzeitig 2 bis 3. cbm Erz im Ofen zu behandeln. Während des Durchlaufens des aufgegebenen Gutes durch den oberen Teil des Ofens erfolgt die Vorwärmung und Aufheizung, während die chemischen Prozesse, sei es Reduktion oder Röstung, hauptsächlich im unteren Teil des Ofens vor sich gehen. Der Strom des Behandlungsgases wird im Ofen mit einer genügenden Geschwindigkeit hochgeleitet, um ein Zurückschlagen - deT kohlendioxyd- und kohlenoxydhaltigen Gase zu verhindern.
Der notwendige Brennstoff wird zum Teil im unteren Teil des Ofens als Gas aufgegeben, beispielsweise durch das Einführungsrohr 17 zusammen mit den Behandlungsasen. Der Ofen kann beispielsweise zur Vorreduktion der Eisenoxyde im Erz verwendet werden, wonach in einem zweiten Prozeß die Wiederaufoxydierung zu y-Fe203 erfolgt, oder er kann zur Endreduktion der reinen Eisenoxyde dienen; die bei etwa 6oo bis 75o° erfolgt. In dem erfindungsgemäßen Ofen lassen sich auch andere Erze, beispielsweise zinnhaltige Erze, zu Metall aufarbeiten. Hierbei darf der Partialdruck. des Kohlenoxyds nur wenige mm Hg betragen, und das Kohlendioxyd muß laufend entfernt werden. Dabei kann in den oberen Teil des Ofens Heizgas eingeleitet werden, welches das staubförmige Material aufwirbelt und vorerhitzt, während im unteren. Teil beispielsweise Stickstoff äls Trägergas für die Wirbelschichten dient und der Brennstoff staubförmig eingeführt wird: Die Reduktionstemperatur liegt bei zinnhaltigere. Erzen bei etwa iioo°, während bei Zinkerzeh 85o°, bei Blei- und Antimonerzen 6oo bis 700° genügen.
Außer zur Behandlung von Erzen kann der erfindungsgemäße Wirbelstromofen auch zur Durchführung anderer Prozesse, beispielsweise zum Brennen von Zement und zum Agglomerieren, Trocknen und Kalzinieren dienen. Beim Brennen von Zement wird die Temperatur im unteren Ofenteil genau auf die Sintertemperatur des staubförmigen Gutes eingestellt, so daß ein Festbrennen des Staubes auf den Wirbelflächen verhindert wird. Der zum Brennen des Zements erforderliche Brennstoff kann gleichzeitig mit der Verbrennungsluft zugeführt werden. .
Man kann in besonderen Fällen auch Brennstoff mit dem Behandlungsgut gleichzeitig aufgeben. Es ist ferner möglich, bei Anwendung von Luft als Trägergas im unteren Ofenteil gebildete reduzierende Gase zu verbrennen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Wirbelstromofen mit einer Vielzahl in Etagen übereinander angeordneter Wirbelschichten, dadurch gekennzeichnet, da,ß jede Etage des Ofens in einzelne Wirbelflächen (6) mit Verdrängungskörpern (6a) und Wirbeldüsen (q.) unterteilt ist, die etwa Schachbrettartig angeordnet, von Etage zu Etage sich nicht oder nur wenig überdeckend gegeneinander versetzt sind. z. Wirbelschichtofen nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Rückschlagventile (io) zur Regelung des Gasdruckes in den Zuführungs-,leitungen (3, 11, 16) für das Trägergas. 3. Wirbelstromofen nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch Gasbehälter (18) zur Erzeugung periodischer Drucksteigerungen mit Zuleitungen (18Q) zur Trägergasleitung (16). q.. Wirbelstromofen nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch eine im oberen Teil des Schachtofens angeordnete Entstaubungsvorrichtung (9). . Verwendung des Wirbelstromofens nach Anspruch i bis q. zur Durchführung von Erzreduktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerhitzung der feinteiligen Erze auf Reduktionstemperatur, gegebenenfalls auch eine Vorreduktion, im oberen Ofenschacht, die eigentliche Reduktionsarbeit im unteren Ofenschacht erfolgt. Angezogene Druckschriften: USA.-Pa,tentschriften Nr. 2 503 788, 2 582 688, 2 596 611, 2 639.215.