EP0013871B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von gebranntem Material, wie Sinter oder Pellets - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von gebranntem Material, wie Sinter oder Pellets Download PDF

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EP0013871B1 EP79890059A EP79890059A EP0013871B1 EP 0013871 B1 EP0013871 B1 EP 0013871B1 EP 79890059 A EP79890059 A EP 79890059A EP 79890059 A EP79890059 A EP 79890059A EP 0013871 B1 EP0013871 B1 EP 0013871B1
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hotter
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Johann Dipl.-Ing. Haslmayr
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    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling
    • F27D15/0286—Cooling in a vertical, e.g. annular, shaft
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/26—Cooling of roasted, sintered, or agglomerated ores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
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    • F27D2003/0071—Use of a comminuting device, e.g. grinding mill
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    • F27D2099/0085—Accessories
    • F27D2099/0088—Apparatus to cut metal, e.g. logs, in billets

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling fired material, such as sinter or pellets, which is broken after leaving a continuously operating furnace system and cooled in a separate cooler in counterflow with blown air, and to an apparatus for performing this method.
  • the material leaves the furnace system after passing through an ignition zone and a heat treatment zone as a hot sinter cake or as a fired pellet layer and must subsequently be cooled in its own, also continuously operating coolers, for which purpose it is broken and subjected to cooling air.
  • a heat treatment zone As a hot sinter cake or as a fired pellet layer and must subsequently be cooled in its own, also continuously operating coolers, for which purpose it is broken and subjected to cooling air.
  • DE-B-1 039234 it is already known from DE-B-1 039234 to push air blown into the cooler in countercurrent through the material passing through the cooler and at least some of the cooling heat by returning the cooling air to the heat treatment zone of the furnace system to recycle.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a cooling method of the type described at the outset, which enables the cooling heat to be returned to the combustion process with a high degree of utilization without any particular effort.
  • a simple, appropriate device for performing this method is to be created.
  • the invention achieves this object in that the fired material layer emerging from the furnace system is vertically divided into a lower, hotter and an upper one cooler part is separated and only the hotter parts are forwarded to the cooler.
  • the fired material layer coming out of the furnace has a temperature of approximately 1100 ° C. in its lower third, while its upper part, approximately two thirds of the layer height, has cooled almost to room temperature. The temperature does not change continuously, but in narrow thickness ranges.
  • the material layer can therefore be split into a hot and a cold part, whereby only the hot material portion of approx.
  • 900 ° C needs to be fed to the cooler and the cold portion of approx. 30 ° C can be directly conveyed to cold screening. Since material with a uniformly higher temperature thus gets into the cooler, the cooling air is also heated to a higher temperature, and because of this high temperature, particularly economical and extensive utilization of the cooling air is possible. In addition, the amount of material to be cooled becomes smaller and additional fuel is saved for the heat treatment zone of the furnace system, which not only improves the efficiency of the entire system, but also simplifies environmental protection measures, since pollutants are mainly come from the fuel.
  • the cooler is preceded by a separating device for dividing the burned material into a hotter and a cooler part, the separating device being a conveyor shaft for the hotter and one that leads to the filling shaft of the cooler has a feed shaft for the cooler parts leading to cold screening. Since the material layer coming from the kiln has very different temperatures in height, such a separating device makes it possible to split off the cooler material, which no longer has to be fed to the cooler and can immediately be subjected to cold screening. The remaining hotter portion of the material is supplied to the filler shaft of the cooler and cooled in the cooler, whereby on the one hand hotter air from the cooler enters the heat treatment zone and on the other hand only a smaller amount of material has to pass through the cooler.
  • the separating device consists of a wedge-shaped hammer tool, for example a pneumatic hammer, which strikes from the bottom up and a guide grate which brings the fired material from the furnace system into the effective range of the tool.
  • the hot material coming from the furnace system is thus gripped by the guide grate, in its path accordingly deflected and fed to the tool from above, whereby it is split.
  • the wedge-shaped tool not only separates the material pieces, but also forms sliding surfaces for the separated material parts.
  • the guide grate also has end sections that are adjustable with respect to the tool center plane, it is possible to vary the ratio of the split material parts by this adjustment of the grate in relation to the direction of action of the tool and to influence the temperature or amount of the portion to be supplied to the cooler or the cold screening.
  • the material to be sintered is applied to a traveling grate 3 via a feed device 2, which leads it through an ignition zone 4 and a heat treatment zone 5.
  • An induced draft fan 6 directs the cooler exhaust gases resulting from the sintering process to the outside, while the hotter exhaust gases are conveyed back into the ignition zone 4 via a fan 7.
  • the finished sintered sinter cake 8 falls off from the traveling grate 3 in larger pieces after leaving the furnace system and comes into a sting crusher 9, where it is broken up into small pieces.
  • the broken sinter cake then passes through a filling shaft 10 into a shaft cooler 11, which it leaves cooled by an emptying shaft 12 and a discharge chute 13 (arrows 8 ').
  • cooling air is blown into the cooler 11 via a fan 14, where it penetrates the feed in counterflow.
  • the heated cooling air is drawn off via a pipe 15, fed to a solids separator 16, which frees it from the hot return material, and then fed entirely through line 17 to the heat treatment zone 5, so that practically all of the cooling heat can be reused in the sintering process.
  • the shaft cooler 11 which can have a round or angular cross section, has an upwardly tapering upper part 11a, which connects to the pipeline 15, and a funnel-shaped lower part 11b, which merges into the emptying shaft 12.
  • the shaft cooler 11 receives an annular push table 18, which is mounted so as to be movable transversely on a cross support 19 and can be set into eccentric or oscillating movement by means of a drive 20.
  • a conical or pyramid-shaped material slide 21 which interacts with the sliding table 18, is fixedly mounted on the cross support 19.
  • the tip of the material slide 21 lies below the mouth area 22 of the filling shaft 10, so that the broken sintered material 8a to be cooled is applied to the slide table 18 evenly distributed through the material slide 21 and evenly on the outside of the slide table as well as through the gap between the slide table movement
  • Drawer and material slide is carried out on the inside of the drawer.
  • Baffles 23 rotating on the side of the shaft cooler serve to regulate the material flow and to direct the cooling air through the material flow.
  • the cooling air is then blown into the shaft cooler 11 by the blower 14 in the area of the push table 18, that is to say between the already cooled material and the still hot material, through inlet openings 14 ′ and penetrates the material to be cooled in counterflow, as indicated by the arrows 24.
  • the filling shaft 10 is now long enough so that the sintered material 8a introduced is self-sealing and only minimal amounts of cooling air can escape through the cooling shaft.
  • additional air passage openings 25 can be provided in the material chute 21, which is indicated in the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the cooler 11 is preceded by a separating device 26 which divides the sinter cake 8 into two parts in terms of height.
  • the sinter cake is namely much hotter on its side resting on the traveling grate 3 than on its free surface, so that only the hotter portion needs to be fed to the cooler 11 through this separating device 26 and the cooler portion immediately undergoes cold screening, for example can be.
  • the separating device 26 now consists of a wedge-shaped pneumatic hammer 27 which strikes from below and which interacts with a guide grate 28.
  • the sinter cake pieces 8b falling from the traveling grate are gripped by the guide grate 28 on both sides and brought into the effective area of the hammer 27, which divides them into a cooler portion 8b 'and a hotter portion 8b ", which portions are discharged via separate conveyor shafts 29a, 29b to be able to vary the ratio between the two parts, the guide grate 28 has adjustable end sections 30, as a result of which the action level of the hammer 27 can be adjusted relative to the height of the sinter cake pieces 8b and the part 8b "supplied to the cooler can be selected in terms of quantity and temperature.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abkühlen von gebranntem Material, wie Sinter oder Pellets, das nach dem Verlassen einer kontinuierlich arbeitenden Ofenanlage gebrochen und in einem eigenen Kühler im Gegenstrom mit eingeblasener Luft gekühlt wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
  • Der zunehmende Bedarf an Rohstahl und Roheisen muß überwiegend durch den Bezug aufbereiteter, also feinkörnig anfallender Eisenerze gedeckt werden. Dabei hat sich für die Agglomeration dieser feinkörnigen Erze und Konzentrate einerseits das Sinterverfahren und andererseits das Pelletieren durchgesetzt und sowohl das Sintern, insbesondere das Sintern von Feinerzen, als auch das Brennen von Pellets wird heute fast ausschließlich in kontinuierlich arbeitenden Ofenanlagen, also Wanderrostanlagen, durchgeführt, da nur so die erforderliche hohe Durchsatzmenge zu erreichen ist. Das Material verläßt die Ofenanlage nach Durchgang einer Zündzone und einer Wärmebehandlungszone als heißer Sinterkuchen oder als gebrannte Pelletsschicht und muß nachfolgend in eigenen, ebenfalls kontinuierlich arbeitenden Kühlern gekühlt werden, wozu es gebrochen und mit Kühlluft beaufschlagt wird. Zur Kühlung dieses heißen, stückigen Materials ist es aus der DE-B-1 039234 bereits bekannt, in den Kühler eingeblasene Luft im Gegenstrom durch das den Kühler durchwandernde Material zu drücken und zumindest einen Teil der Kühlwärme durch Rückführung der Kühlluft in die Wärmebehandlungszone der Ofenanlage wieder zu verwerten. Da bisher aber das ganze die Ofenanlage verlassende Material unabhängig von Temperaturunterschieden in den Kühler kommt, wird insgesamt auch die Kühlluft nicht optimal aufgeheizt, und die Ausnutzung der Kühlwärme bleibt unbefriedigend, insbesondere dann, wenn die gesamte Kühlluftmenge rückgeführt werden soll, wie es beispielsweise schon in der DE-A-1 558 609 vorgeschlagen wurde.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlverfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das ohne besonderen Aufwand eine Rückführung der Kühlwärme in den Brennprozeß mit hohem Nutzungsgrad ermöglicht. Außerdem soll eine einfache, zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
  • Ausgehend von einem Verfahren, bei dem die gesamte durch das den Kühler durchwandernde Material gedruckte Luftmenge der Wärmebehandlungszone in der Ofenanlage zugeführt wird, löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß die aus der Ofenanlage austretende gebrannte Materialschicht der Höhe nach in einen unteren heißeren und einen oberen kühleren Teil getrennt wird und nur die heißeren Teile zum Kühler weitergeleitet werden. Wie Messungen gezeigt haben, weist die aus dem Ofen kommende gebrannte Materialschicht in ihrem unteren Drittel eine Temperatur von ca. 1100°C auf, während ihr oberer Teil, etwa zwei Drittel der Schichthöhe, fast bis auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Dabei erfolgt der Temperaturübergang nicht stetig, sondern in engen Dickenbereichen. Die Materialschicht kann daher in einen heißen und einen kalten Teil aufgespalten werden, wobei nur der heiße Materialanteil von ca. 900°C dem Kühler zugeführt zu werden braucht und der kalte Anteil von ca. 30°C direkt zur Kaltsiebung weitergefördert werden kann. Da somit gleichmäßig höher temperiertes Material in den Kühler gelangt, wird auch die Kühlluft auf eine höhere Temperatur erwärmt und aufgrund dieser hohen Temperatur ist eine besonders wirtschaftliche und weitgehende Verwertung der Kühlluft möglich. Dazu kommt noch, daß die zu kühlende Materialmenge kleiner wird und sich eine Einsparung von zusätzlichen Brennstoffen für die Wärmebehandlungszone der Ofenanlage ergibt, was nicht nur eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage, sondern auch eine Erleichterung der Umweltschutzmaßnahmen mit sich bringt, da Schadstoffe ja hauptsächlich aus dem Brennstoff stammen.
  • Um auf einfache, allen Anforderungen gerecht werdende Weise das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, ist dem Kühler eine Trenneinrichtung zum Teilen des gebrannten Materials in einen heißeren und einen kühleren Teil vorgeordnet, wobei die Trenneinrichtung einen zum Füllschacht des Kühlers führenden Förderschacht für die heißeren und einen zur Kaltabsiebung führenden Förderschacht für die kühleren Teile aufweist. Da die aus dem Brennofen kommende Materialschicht der Höhe nach sehr unterschiedliche Temperaturen aufweist, ist durch eine solche Trenneinrichtung eine Abspaltung des kühleren Materials möglich, das nicht mehr dem Kühler zugeführt werden muß und gleich zur Kaltsiebung kommen kann. Der verbleibende heißere Anteil des Materials wird dem Füllschacht des Kühlers zugeliefert und im Kühler gekühlt, wodurch einerseits heißere Luft aus dem Kühler in die Wärmebehandlungszone gelangt und andererseits nur eine geringere Materialmenge durch den Kühler wandern muß.
  • Vorteilhaft ist es weiter, wenn erfindungsgemäß zur Trennung der Materialschicht in einen heißeren und einen kühleren Teil die Trenneinrichtung aus einem von unten nach oben schlagenden keilförmigen Hammerwerkzeug, beispielsweise Preßlufthammer, und einem das gebrannte Material von der Ofenanlage in den Wirkungsbereich des Werkzeuges bringenden Führungsrost besteht. Das von der Ofenanlage kommende heiße Material wird so vom Führungsrost erfaßt, in seiner Bahn entsprechend umgelenkt und von oben dem Werkzeug zugeführt, wodurch es aufgespaltet wird. Das keilförmige Werkzeug trennt dabei nicht nur die Materialstücke, sondern bildet gleichzeitig auch Abgleitflächen für die abgespaltenen Materialteile.
  • Weist außerdem der Führungsrost gegenüber der Werkzeugmittelebene verstellbare Endabschnitte auf, ist es möglich, durch diese Verstellung des Rostes gegenüber der Wirkrichtung des Werkzeuges das Verhältnis der aufgespaltenen Materialteile zu variieren und die Temperatur bzw. Menge des dem Kühler bzw. der Kaltsiebung zukommenden Anteiles zu beeinflussen.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch dargestellt, und zwar zeigt
    • Fig. 1 die gesamte Sinteranlage,
    • Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele eines Kühlers und
    • Fig. 4 eine erfindungsgemäße Trenneinrichtung.
  • In einer kontinuierlich arbeitenden Ofenanlage 1 zum Sintern von Feinerzen od. dgl. wird das zu sinternde Material über eine Aufgabevorrichtung 2 auf einen Wanderrost 3 aufgebracht, der es durch eine Zündzone 4 und eine Wärmebehandlungszone 5 führt. Ein Saugzuggebläse 6 leitet die beim Sinterprozeß anfallenden kühleren Abgase ins Freie, während die heißeren Abgase über ein Gebläse 7 wieder zurück in die Zündzone 4 gefördert werden. Der fertig gesinterte Sinterkuchen 8 fällt nach Verlassen der Ofenanlage vom Wanderrost 3 in größeren Stücken ab und kommt in einen Stachelbrecher 9, wo er kleinstückig gebrochen wird. Der gebrochene Sinterkuchen gelangt dann über einen Füllschacht 10 in einen Schachtkühler 11, den er durch einen Entleerungsschacht 12 und eine Austragrinne 13 abgekühlt verläßt (Pfeile 8'). Zur Kühlung des gesinterten Materials wird über ein Gebläse 14 Kühlluft in den Kühler 11 geblasen, wo sie die Beschickung im Gegenstrom durchdringt. Die erwärmte Kühlluft wird nach oben über eine Rohrleitung 15 abgezogen, einem Feststoffabscheider 16 zugeführt, der sie vom heißen Rückgut befreit, und anschließend zur Gänze durch die Leitung 17 der Wärmebehandlungszone 5 zugeführt, so daß praktisch die gesamte Kühlwärme beim Sinterprozeß wieder verwertbar ist.
  • Der Schachtkühler 11, der einen runden oder auch eckigen Querschnitt aufweisen kann, besitzt einen sich nach oben verjüngenden Oberteil 11a, der an die Rohrleitung 15 anschließt, und einen trichterförmigen Unterteil 11 b, der in den Entleerungsschacht 12 übergeht. Der Schachtkühler 11 nimmt einen ringförmigen Schubtisch 18 auf, der auf einem Kreuzträger 19 quer bewegbar lagert und mittels eines Antriebes 20 in exzentrische oder oszillierende Bewegung versetzt werden kann. Mit Abstand über dem Schubtisch 18 ist am Kreuzträger 19 eine kegel- oder pyramidenförmige Materialrutsche 21 fest montiert, die mit dem Schubtisch 18 zusammenwirkt. Die Spitze der Materialrutsche 21 liegt unterhalb des Mündungsbereiches 22 des Füllschachtes 10, so daß das zu kühlende gebrochene Sintermaterial 8a durch die Materialrutsche 21 gleichmäßig verteilt auf den Schubtisch 18 aufgebracht und durch die Schubtischbewegung gleichmäßig sowohl an der Außenseite des Schubtisches als auch durch den Spalt zwischen Schubtisch und Materialrutsche an der Innenseite des Schubtisches ausgetragen wird. Seitlich am Schachtkühler umlaufende Leitbleche 23 dienen zur Regulierung des Materialflusses sowie zur Leitung der Kühlluft durch den Materialstrom. Die Kühlluft wird nun durch das Gebläse 14 im Bereich des Schubtisches 18, also zwischen dem bereits gekühlten Material und dem noch heißen Material durch Eintrittsöffnungen 14' in den Schachtkühler 11 eingeblasen und durchdringt das zu kühlende Material im Gegenstrom, wie durch die Pfeile 24 angedeutet. Der Füllschacht 10 ist nun genügend lang ausgebildet, so daß das eingebrachte Sintermaterial 8a selbstdichtend wirkt und nur minimale Kühlluftmengen durch den Kühlschacht entweichen können. Ähnliches gilt beim Entleerungsschacht 12, wenn dieser genügend lang ist, doch kann bei geringer Bauhöhe durchaus auch ein bekanntes Doppelklappensystem zur Abdichtung verwendet werden.
  • Um eine beschleunigte Abkühlung zu erreichen, können in der Materialrutsche 21 zusätzliche Luftdurchtrittsöffnungen 25 vorgesehen sein, was beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 angedeutet ist. Erfindungsgemäß ist, wie in Fig.4 veranschaulicht, dem Kühler 11 eine Trenneinrichtung 26 vorgeordnet, die den Sinterkuchen 8 der Höhe nach in zwei Teile teilt. Wie Messungen ergaben, ist der Sinterkuchen nämlich an seiner auf dem Wanderrost 3 aufliegenden Seite wesentlich heißer als auf seiner freien Oberfläche, so daß durch diese Trenneinrichtung 26 dem Kühler 11 nur der heißere Anteil zugeführt zu werden braucht und der kühlere Anteil gleich beispielsweise eine Kaltsiebung unterzogen werden kann. Die Trenneinrichtung 26 besteht nun aus einem von unten nach oben schlagenden keilförmigen Preßlufthammer 27, der mit einem Führungsrost 28 zusammenwirkt. Die vom Wanderrost abfallenden Sinterkuchenstücke 8b werden durch den Führungsrost 28 beidseitig erfaßt und in den Wirkungsbereich des Hammers 27 gebracht, der sie in einen kühleren Anteil 8b' und einen heißeren Anteil 8b" aufteilt, welche Anteile über eigene Förderschächte 29a, 29b abgeführt werden. Um das Verhältnis zwischen den beiden Anteilen variieren zu können, besitzt der Führungsrost 28 verstellbare Endabschnitte 30, wodurch die Wirkungsebene des Hammers 27 relativ zur Höhe der Sinterkuchenstücke 8b eingestellt werden kann und der dem Kühler zugeförderte Anteil 8b" mengen- und temperaturmäßig wählbar ist.

Claims (4)

1. Verfahren zum Abkühlen von gebranntem Material, wie Sinter oder Pellets, das nach dem Verlassen einer kontinuierlich arbeitenden Ofenanlage gebrochen und in einem eigenen Kühler im Gegenstrom mit eingeblasener Luft gekühlt wird, wobei die gesamte durch das den Kühler durchwandernde Material gedrückte Luftmenge der Wärmebehandlungszone in der Ofenanlage zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Ofenanlage austretende gebrannte Materialschicht der Höhe nach in einen unteren heißeren und einen oberen kühleren Teil getrennt wird und nur die heißeren Teile zum Kühler weitergeleitet werden.
2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, welche einen Kühler umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühler (11) eine Trenneinrichtung (26) zum Teilen des gebrannten Materials (8b) in einen heißeren (8b") und einen kühleren Teil (8b') vorgeordnet ist, wobei die Trenneinrichtung einen zum Füllschacht des Kühlers führenden Förderschacht (29b) für die heißeren und einen zur Kaltabsiebung führenden Förderschacht (29a) für die kühleren Teile aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (26) aus einem von unten nach oben schlagenden keilförmigen Hammerwerkzeug, beispielsweise Preßlufthammer (27), und einem das gebrannte Material (8b) von der Ofenanlage (1) in den Wirkungsbereich des Werkzeuges bringenden Führungsrost (28) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsrost (28) gegenüber der Werkzeugmittelebene verstellbare Endabschnitte (30) aufweist.
EP79890059A 1979-01-30 1979-12-12 Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von gebranntem Material, wie Sinter oder Pellets Expired EP0013871B1 (de)

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