EP0036609B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zünden eines Sintergemisches - Google Patents

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EP0036609B1
EP0036609B1 EP81101962A EP81101962A EP0036609B1 EP 0036609 B1 EP0036609 B1 EP 0036609B1 EP 81101962 A EP81101962 A EP 81101962A EP 81101962 A EP81101962 A EP 81101962A EP 0036609 B1 EP0036609 B1 EP 0036609B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
igniting
kiln
burners
cover
gases
Prior art date
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Expired
Application number
EP81101962A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0036609A1 (de
Inventor
Horst Dr.-Ing. Bonnekamp
Baldur Sauer
Heinrich Wolkewitz
Günter Hepp
Walter Kraemer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOn Ruhrgas AG
Original Assignee
Ruhrgas AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19803010845 external-priority patent/DE3010845C2/de
Priority claimed from DE3010844A external-priority patent/DE3010844C2/de
Application filed by Ruhrgas AG filed Critical Ruhrgas AG
Priority to AT81101962T priority Critical patent/ATE4916T1/de
Publication of EP0036609A1 publication Critical patent/EP0036609A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0036609B1 publication Critical patent/EP0036609B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B21/00—Open or uncovered sintering apparatus; Other heat-treatment apparatus of like construction
    • F27B21/06—Endless-strand sintering machines
    • 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
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates

Definitions

  • the present invention relates to a method for igniting a sintering mixture consisting of a solid fuel and a sintering material, in particular a sintering oil mixture, on a sintering machine, in which the sintering mixture is passed under an ignition furnace which is largely closed off by end and side walls and a ceiling .
  • a sintering mixture consisting of a solid fuel and a sintering material, in particular a sintering oil mixture
  • an ignition furnace which is largely closed off by end and side walls and a ceiling .
  • the invention further relates to a device for carrying out such a method with an ignition furnace which is open at the bottom and has two end walls, two side walls and a ceiling and with a sinter belt which can be moved beneath it essentially horizontally in the direction of the connecting line between the end walls, for receiving a sinter mixture, the end walls and the side walls are pulled down to close to the sintered mixture, so that a hood-like ignition furnace space is formed which is largely sealed off from the outside atmosphere.
  • Ignition furnaces for igniting sintered mixtures are often designed as hoods that are closed at the top and sides, and are open at the bottom. Under these ignition furnaces, the sintered mixture is transported through in a layer thickness of approx. 40 cm on a so-called sintering belt, which usually consists of an infinite series of grate wagons directly adjoining one another.
  • the sinter mixture essentially consists of iron ore as sintered material and coke as a solid fuel, as well as some additives depending on the steel production process.
  • the latter In order to ignite the sintered mixture as it passes under the ignition furnace, the latter is equipped with burners which generate the temperatures necessary for the ignition. There are intake ducts under the sintering belt, with the aid of which the combustion gases are sucked out of the ignition furnace through the sintering mixture.
  • Ignition furnaces of the type described in the introduction have already become known in various embodiments.
  • ignition furnaces in which the burners are arranged obliquely downwards in the ceiling or in the end walls, the burner jets of the individual burners being directed onto the surface of the sintered material.
  • This method leads to a strong heating of the sintered material surface, but to an uneven ignition, because the points of the sintered material surface that lie in the center of the respective burner jet are heated more intensely than the areas that lie between the burner jets.
  • a modification of this type is that the burners are arranged in the end walls of the ignition furnace against each other and directed obliquely downwards. In the middle of the ignition furnace, where the flue gases from the burners collide, a flow is directed towards the ceiling, through which hot pieces of sintered goods are carried upwards, which then lead to ever increasing caking on the roof of the furnace.
  • the burner jets collide after 1 to 2.5 m with the narrow width of the sintering furnace of about 2 to 5 meters, which creates the risk of incomplete combustion and of the sintering bed being stirred up in the middle of the furnace.
  • the highest possible temperature for a certain fuel input is achieved in the inlet-side section due to the stoichiometric mode of operation of the burners.
  • the oxygen necessary for the combustion is only supplied in the heat treatment part in that the burners are operated there with a larger excess of air.
  • the heat generated by the inlet-side burners is only partially used, so that an unnecessarily high energy consumption results.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method and a device for igniting a sintered mixture of solid fuel and sintered material, which enable the sintered mixture to be ignited quickly and uniformly with the lowest possible investment and operating costs (energy consumption).
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type specified in the introduction in that the flue gases are fed from the one or more approximately stoichiometrically operated burners into the upper region of the ignition furnace and that the gases with an increased oxygen content are fed into the lower region of the ignition furnace , in such a way that a furnace atmosphere results which is hotter and less oxygen-rich in the upper region of the ignition furnace, and cooler and oxygen-rich in the lower region.
  • the invention is based on the knowledge that the ignition process is significantly improved if the sintered mixture is simultaneously exposed to the high temperature of an approximately stoichiometric combustion and an adequate supply of oxygen. According to the invention, this can be achieved by the measures described above.
  • a stoichiometrically operated burner is known to be supplied with fuel gases and oxygen (the latter usually as a constituent of atmospheric air) in such a ratio that the oxygen content corresponds to a good approximation to the amounts necessary for the complete combustion of the fuel.
  • the flue gases resulting from such a combustion contain only very small amounts of free oxygen, since this was practically completely used up for combustion.
  • With stoichiometric combustion the highest possible temperature is reached for a given fuel input and other boundary conditions. Because these flue gases are fed into the upper region of the furnace in the present invention, this upper region and in particular the furnace roof are thus heated to a very high temperature with the least possible use of fuel.
  • a gas with an increased oxygen content is fed into the lower region.
  • This gas can be any gas mixture in which it is only essential that it contains an increased proportion of free oxygen, which is suitable for accelerating the ignition process on the surface of the sintered material.
  • This gas mixture preferably contains at least 5%, particularly preferably at least 10%, of free oxygen.
  • the gases with increased oxygen content fed into the lower region of the ignition furnace can, for example, be a preferably hot gas mixture from another process of the same company. Heated air or pure oxygen can also advantageously be fed into the lower region of the ignition furnace. It is only essential that there is a furnace atmosphere in the lower region of the furnace with an increased proportion of free oxygen compared to the upper region. These oxygen-rich gases are generally considerably cooler than the flue gases from stoichiometric combustion in the upper part of the furnace. Surprisingly, however, it has been found that the ignition process, in particular with regard to the surface of the sintered mixture, is nevertheless significantly improved if the process according to the invention is used.
  • upper region and“ lower region ”of the ignition furnace are not to be understood as limiting the fact that the gases supplied to the furnace must adhere to certain limits within the furnace volume. It is only essential for the invention that the flue gases fed into the upper region of the furnace heat in particular the furnace roof and the gas layers underneath to very high temperatures and that an atmosphere with an increased oxygen content is maintained above the sintered mixture. The transition between the two areas is necessarily fluid and depends on the details of the respective furnace design.
  • the present invention also differs decisively from the device described in US Pat. No. 3,318,590.
  • This is used for pelleting, which is used in particular for fine ores that are not suitable for sintering.
  • the good to be pelletized is thereby moistened to form balls on a turntable or in a drum.
  • These are first pre-dried in a device described in this prepublished US patent, for example, and then baked together under the action of high heat.
  • the gases with increased oxygen content which are fed to the lower region of the ignition furnace, consist at least partly of flue gases from a combustion with an air ratio ⁇ equal to 2 to equal to 5.
  • the air ratio ⁇ gives the relation between that of the burner actually supplied amount of free oxygen and the amount of free oxygen necessary for stoichiometric combustion.
  • A 1 therefore corresponds to stoichiometric combustion, while a larger X leads to a flue gas with a corresponding residue of free oxygen.
  • This flue gas then has an increased oxygen content in the desired manner and, as practical tests have shown, when using the limits according to the invention between X equal to 2 and ⁇ equal to 5 at the same time is such a high temperature that uniform and rapid ignition of the sintered mixture is ensured .
  • more flue gases from the approximately stoichiometrically operated burners can be supplied in the entrance area of the ignition furnace, and more of the gases with increased oxygen content in the exit area.
  • This measure is based on the knowledge that particularly high temperatures and relatively little oxygen are required to ignite the top layer in the entrance area of the furnace, while as the ignition process progresses, the burning layer gradually propagates deeper into the sintered bed, thereby preheating the material considerably deeper layers of the sintered mixture is reached. That is why less heat is useful in the rear area of the ignition furnace, but a slightly higher proportion of oxygen makes sense.
  • the essential difference from the known method in this embodiment is that in the entire area of the ignition furnace there is a layer of gases with an increased proportion of free oxygen, preferably at least about 5%, above the sintered mixture.
  • the gases in the method according to the invention can be supplied to the different furnace areas in different ways.
  • the stoichiometrically operated burners can be installed in the upper region of the furnace, for example on the side and end walls, and can be operated at a relatively low outflow speed in order to generate the desired hot and low-oxygen atmosphere in the upper region of the furnace.
  • nozzles or burners operated with an over-stoichiometric gas mixture can be provided in the side walls or in the end walls of the ignition furnace and serve to supply the gases with an increased oxygen content.
  • the burners or nozzles themselves can also be arranged elsewhere and only the gases emerging from them can be directed in such a way that the desired furnace atmosphere is achieved.
  • Burners which are arranged in the side wall of the furnace, which are operated approximately stoichiometrically at least in the entrance area of the ignition furnace and whose flue gases are guided approximately horizontally in parallel flow to the center of the furnace, are preferably proposed that the gases with increased oxygen content emerge from nozzles which are arranged below the approximately stoichiometrically operated burner and in the longitudinal direction between them in the side wall of the furnace and from which the gases with increased oxygen content are fed horizontally or inclined to the sintered mixture.
  • Such a measure allows the advantages of the method according to the invention to be used with relatively little investment, even in existing systems with side burners.
  • a particularly simple construction of the ignition furnace and a particularly good uniformity of the ignition process are achieved according to a particularly preferred method proposal if the flue gases from the approximately stoichiometrically operated burners and the gases with increased oxygen content from opposite side walls or, which is particularly advantageous in the case of stoves which are not too long, emerge from the opposite end walls of the furnace.
  • the flue gases from the approximately stoichiometrically operated burners should preferably be directed towards the ceiling of the ignition furnace, specifically at an angle of up to 30 °, angles of 5 to 10 ° having proven particularly advantageous.
  • the gases with an increased oxygen content should be directed downward at a maximum angle of 50 °, preferably 20 to 35 °, relative to the horizontal towards the sintered mixture.
  • this circulating flow is also achieved if the two gas flows are each guided horizontally, but the flue gas flow from approximately stoichiometric combustion in the upper region of the furnace, in particular near the furnace ceiling, and the gas flow with an increased oxygen content in the lower furnace area, especially in the vicinity of the sinter mixture.
  • This embodiment also results in a circulating gas flow.
  • An embodiment in which the angle with respect to the horizontal is 0 ° for one or both gas flows is therefore expressly included in the embodiment described above.
  • the flue gases from approximately stoichiometric combustion and possibly also the gases with an increased oxygen content are each supplied from the top of the furnace in such a way that the distribution of the furnace atmosphere according to the invention is achieved.
  • the supply from the ceiling is particularly advantageous if a particularly long ignition furnace is used.
  • the bars of an ignition furnace that is to say the throughput of sinter mixture per unit of time, are directly dependent on the speed at which the sintering belt is operated.
  • the ignition process i.e. the penetration of the burning layer of solid fuel, takes a certain time through the entire layer thickness of the sintered mixture, it is necessary that correspondingly long ignition ovens are used at high powers.
  • the sintered mixture be transported immediately after the ignition process taking place under the ignition furnace through a zone in which it is essentially shielded from the flue gases of the ignition furnace and through which an oxygen-containing gas, in particular air, flows. whereby it is largely insulated against heat radiation.
  • the entire sintering process takes place, for example, on a sintering belt that is more than 100 m long, with a typically about 10 to 15 m long ignition furnace only over the first part. This distance is sufficient to ignite the top layer of the sinter mixture under the ignition furnace. The length of the sintered strip and the speed of its movement are then such that at the end of the sintered strip the burning layer has migrated from top to bottom through the entire thickness of the sintered mixture.
  • a corresponding device is characterized in that a thermal insulation hood directly adjoining the ignition furnace with thermally insulating walls, which is open at the bottom towards the sintering machine, the side and end walls of which extend up to the sintering mixture and the ceiling has openings for sucking in combustion air has, is provided.
  • the combustion air is sucked in, as usual in the known devices, through suction shafts under the grate carriage of the sintering belt and thus flows through the entire sintering mixture.
  • the combustion air can advantageously already be preheated in the process, that is to say in the course of any heat-releasing process steps of the same system.
  • the cooling bed of the sintering machine for example, is suitable for this.
  • the finished sinter falls at the end of the sintering belt onto a sinter cooler through which air is sucked.
  • This air is still heated up considerably, but in contrast to the air that has flowed through the sintering belt, contains very little flue gas, since there is no longer any combustion on the cooling bed.
  • This preheated air is particularly suitable for use in the rest of the process. In particular, it can also be used advantageously as preheated combustion air for the burners in the ignition furnace.
  • the advantageous effect of using a thermal insulation hood is based essentially on the fact that the heat radiation from the surface of the sintered material to the environment in the area of the thermal insulation hood is largely prevented and is used in the heat exchange with the intake combustion air.
  • the surface temperature of the sintered material is still many 100 ° C. after leaving the ignition furnace.
  • heat is lost to a considerable extent through radiation, with the known harmful consequence that the upper part of the sintered bed is poorly lowered.
  • there is only air in the thermal insulation hood according to the invention which is not heavily contaminated by exhaust gases. This is advantageous for the propagation of the combustion in the areas below the surface.
  • the openings in the ceiling of the thermal insulation hood are designed so that they consist of fixed parts and on up and down movable parts arranged above.
  • the latter parts are made wider than the gaps between the fixed parts so that they overlap these gaps.
  • the direct radiation of the heat from the surface of the sintered material to the environment is also prevented at the openings for the intake of the combustion air. This further reduces the heat loss of the surface of the sintered bed in the desired manner.
  • the pressure in the thermal insulation hood can be adjusted so that on the one hand the combustion air is sucked in essentially through the openings in the ceiling and thus a uniform flow distribution in the thermal insulation hood is produced, with only a small part of the air due to the inevitable leaks between sintered grate cars and thermal insulation hood and between the sintered bed and the outlet end wall of the thermal insulation hood.
  • the opening is only set as large as required.
  • the sintering mixture is located in a known manner on a sintering belt formed from grate wagons and has a thickness of usually about 40 cm. For the sake of clarity, these known details are not shown in the drawing.
  • the ignition furnace consists of a ceiling 9, an end wall 4 on the inlet side and an end wall 5 on the outlet side.
  • the side walls in FIG. 1 run parallel to the plane of the paper and essentially perpendicular to the sintering belt along its edges. Overall, the ignition furnace 3 thus forms a hood-like closed space.
  • the end walls 4 and 5, like the side walls not shown in the figure, are pulled down in a known manner to just above the surface of the sintering mixture 1.
  • the ceiling 9 of the ignition furnace and also its walls are thermally insulated in a known manner.
  • a number of burners are arranged in the end walls 4 and 5, the burner axes of which are provided in the figure with the reference numerals 6 for the inlet-side burners and 7 for the outlet-side burners.
  • the number of burners arranged on the respective side is determined by their performance, the width of the sintering belt and other factors and is not the subject of the invention. In any case, in the preferred embodiment shown, all the burners on the inlet side and all burners on the outlet side are aligned parallel in their axial direction and evenly distributed over the width of the respective end wall.
  • the inlet-side burners are directed at an angle of 5 ° with respect to the horizontal against the ceiling of the ignition furnace 3.
  • the burners on the outlet side are oriented downwards against the surface of the sintered mixture at an angle of 30 ° with respect to the horizontal. This orientation of the respective burner rows on the inlet and outlet sides results in a circulation flow which is shown schematically in the drawing with the reference number 8.
  • the inlet-side burners are operated with an approximately stoichiometric ratio of fuel and oxygen, while in the outlet-side burners the ratio of fuel and air is set such that an air ratio ⁇ greater than 1.3 is maintained.
  • the formation of the flue gas roller in the ignition furnace is additionally improved in that, according to a preferred embodiment, the inlet-side burners are designed in a manner known per se in a short-flame design, while the outlet-side burners are designed in a long-flame design.
  • the outlet-side end wall 5 is oriented perpendicular to the associated burner axis 7. This is particularly advantageous for larger inclinations of the burner axis, in order to enable the burner to be easily fixed in the respective wall and to guide the flue gases cleanly.
  • This preferred design offers the following advantages: It is avoided that the flue gas flow caused by the burner jets forms a jam in the middle of the furnace 3 and, as a result, heated particles of the sintered bed 1 are whirled up and thus annoying caking occurs. Rather, both the inlet-side and the outlet-side burners act in such a way that a rotating flue gas roller 8 is formed in the ignition furnace 3, the direction of rotation of which is maintained in the same direction by both rows of burners.
  • This roller 8 causes the hot flue gases generated by stoichiometric combustion of the inlet-side burners to flow along the ceiling 9 of the ignition furnace 3 from the inlet side to the outlet side, and their heat at the prevailing temperatures predominantly by direct radiation to the sintering mixture 1 and by indirect radiation also delivered to the sintered mixture 1 via the radiant heating of the ceiling 9. It is thus avoided that the individual burner jets are directed onto the sintered bed 1, which causes the described unevenness in the heating. Rather, the heat transfer takes place in the manner described essentially by the heat radiation of the entire gases and the furnace roof 9 in the upper part of the ignition furnace 3, whereby the uniformity of the heating is ensured.
  • any irregularities in the heating that occur in the transverse direction to the transport direction of the sintering machine can be compensated for by differently acting on the burners arranged side by side in the end wall. If it is shown, for example, that the two outer edges of the strip are heated too little, the two outer burners in the end wall can accordingly be subjected to greater pressure.
  • the solution according to the invention thus combines the advantage of uniform heating by radiant heat transfer from the upper furnace area with the possibility of influencing the heat applied to the parts lying next to one another in the direction of transport. This is important because it is not only necessary to produce a uniform sintered good that the entire sintered bed 1 is heated uniformly, but because it is additionally necessary to adapt the heating to the possible differences in the heat requirements of the different parts of the sintered bed lying next to one another in the transport direction . In the burners on the outlet side, which are inclined downwards in a manner known per se and with excess air there is no risk of uneven heating.
  • the lower flow of less hot but oxygen-rich gases emanating from the outlet-side burners serves to provide the oxygen required for the reaction of the solid fuel.
  • the heat radiation from the upper flue gas layer onto the sintered bed is absorbed only relatively little by the lower flue gas layer, since the latter in particular has only relatively little heat radiation absorbing flue gas components because of its high excess of ventilation.
  • the particular advantage of this preferred type of construction is therefore that a high and uniform heat flow density is provided for the ignition and at the same time the oxygen required for the combustion of the solid fuel is supplied at a temperature. A quick and even ignition is thus brought about by making appropriately heated combustion air available. After the first ignition process of the surface, the temperature and thus the sintering of the top layer of the sintered bed is further improved. This avoids the disadvantageous effect in the known types that the sintering of the top layer remains imperfect. Since the top layer can also be used as a finished sinter, the throughput of the system and the specific heat consumption per ton of finished sinter are reduced.
  • FIGS. 2 and 3 Another such preferred embodiment is shown in FIGS. 2 and 3. Those components which correspond to the previously described embodiment are identified by the same reference numerals, provided with an additional line.
  • the essential peculiarity of the device shown in FIGS. 2 and 3 is that both the burners for supplying the flue gases from approximately stoichiometric combustion, and the nozzles for supplying the gases with increased oxygen content are passed through the roof of the furnace. You can see ceiling burners 10, ceiling nozzles of long type 11 and ceiling nozzles of short type 12.
  • the ceiling burners 10 are preferably designed as so-called ceiling radiation burners. This type of burner known per se is distinguished by the fact that the media (fuel and air) leave the burner with a certain swirl due to the shape of the burner nozzles.
  • the streamlines of the media spiral outwards and outwards after leaving the burner. This creates a short flame on the one hand and a suction in the center of the burner, on the other, through which the media or flue gases are drawn upwards in the center of the spiral.
  • the basic shape of the streamlines is shown in FIG. 2 insofar as it can be seen in the cross section.
  • nozzles 11 and 12 which are preferably designed as parallel flow nozzles, serve to supply the gases with an increased oxygen content.
  • these consist of a tube for air or another oxygen-containing gas mixture or of concentric tubes for fuel and air. They have a smooth surface and overall are designed in such a way that the media emerge at the end of the nozzles relatively slowly and in a laminar flow, so that an elongated flow path is reached towards the surface of the sintered mixture.
  • the nozzles are preferably designed as longer tubes 11 or shorter tubes 12, the longer tubes being more suitable for guiding the gases with increased oxygen content without great mixing with the flue gases from the ceiling burners in the vicinity of the sintering mixture.
  • Fig. 3 clearly shows that the ceiling radiation burner 10 and the ceiling nozzles 11 and 12 are arranged in a checkerboard manner and offset from one another in such a way that the ceiling nozzles 11, 12 are each centered in the fields which are formed by the ceiling radiation burners as end points.
  • Such a uniformly alternating distribution of the ceiling nozzles and ceiling radiation burners results in a particularly uniform ignition of the surface of the sintering mixture.
  • the individual rows of burners arranged one behind the other in the direction of movement of the sintering belt can also be acted upon with different amounts of fuel and air, for example in such a way that the flow rates that are passed decrease towards the outlet side.
  • the distance between the rows of burners can of course also be varied accordingly.
  • an embodiment with flue gases or gases with an increased oxygen content that are supplied through the roof of the furnace is particularly advantageous for long ignition furnaces, where such an embodiment also enables a particularly precise adjustment of the temperature distribution both over the width of the sintering belt and in particular over the length of the igniter allowed.
  • a preferred variant of the device according to the invention is characterized in that there are tubes for supplying the gases with an increased oxygen content, which extend between the side walls of the ignition furnace. These tubes have nozzles, from which the gases exit essentially downwards, be it obliquely or directly vertically. In special applications, horizontal gas routing from the pipes can also be useful. It also makes sense under certain application conditions not to run the pipes continuously from one side wall to another, but only to let a certain part protrude into the furnace chamber from one side or end wall.
  • thermal insulation hood to be used preferably, which is provided with the reference number 20 in its entirety.
  • the sintering belt moves under the thermal insulation hood in the direction of arrow 21.
  • the essential parts of the sintering belt are shown in dashed lines. These are the grate wagons 22 that roll on the rails 26 with wheels 24. Also shown in dashed lines is the outlet end 28 of an ignition furnace.
  • the thermal insulation hood 20 has two end walls 30 and 32, one composed of a plurality of side wall elements 34.
  • the ceiling 38 consists of fixed parts 40 and up and down movable parts 42. As can be seen from FIG. 4, the up and down movable parts 42 are larger in their horizontal extent than the gaps between the fixed parts 40. The movable parts 42 thus overlap the fixed parts 40. All walls 30, 32, 36 and 38 of the thermal insulation hood 20 are thermally insulated in a known manner. The overlapping construction of the ceiling elements 40 and 42 ensures that the heat losses under the thermal insulation hood, insofar as they arise from radiation, are largely prevented even when the openings 44 in the ceiling 38 are open.
  • the thermal insulation hood thus provides good thermal insulation above the sintering mixture located in the grate carriage 22.
  • Under the grate car are the intake ducts, not shown in the drawing, so that oxygen-containing gases, in particular air, are drawn in through the sintered mixture.
  • This air can penetrate through the bridge 44 into the thermal insulation hood 20.
  • this air can already be preheated in the process.
  • the thermal insulation hood allows the creation of a controlled and thermally insulated atmosphere in the area of a sintering machine immediately adjacent to the ignition furnace. It has been found that the ignition of the surface of the sintering mixture can be decisively improved by this measure or the fuel expenditure required for this can be considerably reduced.
  • FIGS. 4 and 5 The construction used to adjust the thermal insulation hood according to the invention is shown only schematically in FIGS. 4 and 5. It consists essentially of a frame 46, from which a common support beam 50 for the various movable ceiling elements 42 is suspended via cables 48. The cable 48 is guided by support rollers 52 and deflection rollers 54, which are attached to the frame 46. A winch 56, shown schematically, is provided for driving the cable 48. This winch 56 can be controlled so that the movable elements 42 can be brought into any distance from the fixed elements 40 of the ceiling 38 and locked there.
  • the fixed elements 40 of the ceiling 38 as well as the end walls 30 and 32 and the elements 34 of the side walls 36 are fastened in a stationary manner above the sintering belt by a construction familiar to the person skilled in the art and not shown in detail in the figures. It is important that the side and end walls extend close to the sintered mixture so that the space below the thermal insulation hood 20 is largely closed.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden eines aus einem Festbrennstoff und einem Sintergut bestehenden Sintergemisches, insbesondere einer Sintermöller-Mischung, auf einer Sintermaschine, bei dem das Sintergemisch unter einem Zündofen hindurchgeführt wird, der einen durch Stirn- und Seitenwände und eine Decke weitgehend abgeschlossenen . Raum bildet, wobei in den Zündofen Rauchgase aus einem oder mehreren näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern zugeführt werden, die die Oberfläche des Sintergutes durch Strahlung und Konvektion erhitzen und zünden und wobei weiter Gase mit einem erhöhten Sauerstoffanteil zugeführt werden. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einem nach unten offenen Zündofen mit zwei Stirnwänden, zwei Seitenwänden und einer Decke und mit einem darunter im wesentlichen horizontal in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Stirnwänden beweglichen Sinterband zur Aufnahme eines Sintergemisches, wobei die Stirnwände und die Seitenwände bis dicht an das Sintergemisch heruntergezogen sind, so daß ein von der Außenatmosphäre weitgehend abgeschlossener haubenartiger Zündofenraum gebildet wird.
  • Zündofen zur Zündung von Sintergemischen werden vielfach als Hauben ausgeführt, die nach oben und den Seiten hin geschlossen, nach unten hin offen sind. Unter diesen Zündöfen wird auf einem sogennannten Sinterband, das üblicherweise aus einer unendlichen Reihe sich unmittelbar aneinander anschließender Rostwagen besteht, das Sintergemisch in einer Schichtdicke von ca. 40 cm hindurchtransportiert. Das Sintergemisch besteht beispielsweise für die Stahlproduktion im wesentlichen aus Eisenerz als Sintergut und Koks als Festbrennstoff, sowie einigen von dem jeweiligen Stahlerzeugungsverfahren abhängigen Zusatzstoffen.
  • Um das Sintergemisch, während es unter dem Zündofen hindurchläuft, zu zünden, ist dieser mit Brennern ausgerüstet, die die zum Zünden notwendigen Temperaturen erzeugen. Unter dem Sinterband befinden sich Ansaugschächte, mit deren Hilfe die Verbrennungsgase aus dem Zündofen durch das Sintergemisch hindurchgesaugt werden.
  • Für die wirtschaftliche Erzeugung eines Sinters, der den Eigenschaften des anschließenden Verhüttungsprozesses angepaßt ist, kommt es bezüglich der Zündung darauf an, daß die Zündung an der Oberfläche des Sintergutes intensiv und schnell, sowie gleichmäßig in Bezug auf die Querrichtung zur Transportrichtung erfolgt. Dies soll unter möglichst geringem Brennstoffeinsats, sowohl bezüglich des festen Brennstoffes in dem Sintergemisch, als auch bezüglich des üblicherweise gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes für die Brenner in dem Zündofen erreicht werden. Schließlich wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich vom möglichen Durchsatz der Anlage beeinflußt, welcher wiederum entscheidend von der Qualität und Geschwindigkeit des Zündvorganges abhängt.
  • Zündöfen der eingangs bezeichneten Art sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden. Beispielsweise gibt es Zündöfen, bei denen die Brenner in der Decke oder in den Stirnwänden schräg nach unten gerichtet angeordnet sind, wobei die Brennerstrahlen der einzelnen Brenner auf die Oberfläche des Sintergutes gerichtet sind. Dieses Verfahren führt zwar zu einer starken Erhitzung der Sintergutoberfläche, jedoch zu einer ungleichmäßigen Zündung, weil die Stellen der Sintergutoberfläche, die im Mittelpunkt des jeweiligen Brennerstrahles liegen, dabei intensiver erwärmt werden als die Bereiche, die zwischen den Brennerstrahlen liegen. Eine Abwandlung dieser Bauart besteht darin, daß die Brenner in den Stirnwänden des Zündofens gegeneinander und schräg nach unten gerichtet angeordnet sind. Dabei entsteht in der Mitte des Zündofens, wo die Rauchgase der Brenner aufeinander prallen, eine zur Decke hin gerichtete Strömung, durch die heiße Sintergutstückchen nach oben mitgerissen werden, die dann an der Decke des Ofens zu immer größeren Anbackungen führen.
  • Um diese Nachteile zu beseitigen und eine verbesserte Zündung zu erreichen, ist auch bereits eine Bauart vorgeschlagen worden, bei der die Brenner in den beiden Seitenwänden des Zündofens und im wesentlichen horizontal angeordnet sind. Bei dieser Lösung wird also vermieden, daß die Brennerstrahlen auf die Oberfläche des Sinterbettes gerichtet sind. Die Erwärmung und Zündung der Oberfläche des Sinterbettes erfolgt dabei mehr durch die Strahlung des Ofenraumes des Zündofens. Jedoch ist der Einfluß der unterschiedlichen Temperaturverteilung über der langen Erstreckung des jeweiligen Brennerstrahles bei allen hintereinander liegenden Brennern gleich und bewirkt daher ebenfalls unterschiedliche Temperaturen im Querschnitt der Sintergutoberfläche. Außerdem treffen bei dieser Bauart die Brennerstrahlen bei der geringen Breite der Sinteröfen von etwa 2 bis 5 Metern schon nach 1 bis 2,5 m aufeinander, wodurch die Gefahr unvollständiger Verbrennung und von Aufwirbelungen des Sinterbettes in der Mitte des Ofens gegeben ist.
  • Es ist auch beschrieben worden (Fred. Cappel und Alois Kilian : «Zündung von Sintermischungen » Stahl und Eisen 94 (1974) Nr. 11 Seite 453) den eigentlichen Zündofen zu verlängern und einen sogenannten Wärmebehandlungsteil anzuschließen. Dabei werden die Brenner des Einlaufteiles des verlängerten Zündofens mit etwa stöchiometrischem Luftverhältnis betrieben, während die Brenner des auslaufseitigen Teiles, d. h. des Wärmebehandlungsteiles, mit größerem Luftüberschuß betrieben werden. Dadurch wird im Wärmebehandlungsteil der für die Reaktion mit dem festen Brennstoff erforderliche Sauerstoff in erwärmtem Zustand dem Sinterbett zugeführt, wodurch die Durchzündung verbessert wird.
  • Bei diesem Verfahren wird im einlaufseitigen Abschnitt infolge der stöchiometrischen Betriebsweise der Brenner die bei einem bestimmten Brennstoffeinsatz höchstmögliche Temperatur erzielt. Der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff wird erst in dem Wärmebehandlungsteil dadurch zugeführt, daß die Brenner dort mit einem größeren Luftüberschuß betrieben werden. Dadurch wird, wie die vorliegende Erfindung erkannt hat, die durch die einlaufseitigen Brenner erzeugte Hitze nur teilweise genutzt, so daß sich ein unnötig hoher Energieverbrauch ergibt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Augabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zünden eines Sintergemisches aus Festbrennstoff und Sintergut zur Verfügung zu stellen, welche eine schnelle und gleichmäßige Zündung des Sintergemisches bei möglichst geringen Investitions- und Betriebskosten (Energieverbrauch) ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rauchgase aus dem einen oder mehreren näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern in den oberen Bereich des Zündofens zugeführt werden und daß die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil in den unteren Bereich des Zündofens zugeführt werden, und zwar dergestalt, daß sich eine Ofenatmosphäre ergibt, die im oberen Bereich des Zündofens heißer und sauerstoffärmer, im unteren Bereich kühler und sauerstoffreicher ist.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Zündvorgang wesentlich verbessert wird, wenn das Sintergemisch gleichzeitig der hohen Temperatur einer näherungsweise stöchiometrischen Verbrennung und einer hinreichenden Sauerstoffzufuhr ausgesetzt wird. Dies läßt sich erfindungsgemäß durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen erreichen. Einem stöchiometrisch betriebenen Brenner werden bekanntlich Brenngase und Sauerstoff (letzterer üblicherweise als Bestandteil atmosphärischer Luft) in einem solchen Verhältnis zugeführt, daß der Sauerstoffanteil in guter Näherung der zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes notwendigen Mengen entspricht. Die aus einer solchen Verbrennung resultierenden Rauchgase enthalten nur noch sehr geringe Mengen an freiem Sauerstoff, da dieser praktisch vollständig zur Verbrennung verbraucht wurde. Bei einer stöchiometrischen Verbrennung wird die bei einem gegebenen Brennstoffeinsatz und sonstigen Randbedingungen höchstmögliche Temperatur erreicht. Dadurch, daß diese Rauchgase bei der vorliegenden Erfindung in den oberen Bereich des Ofens zugeführt werden, wird dieser obere Bereich und insbesondere die Ofendecke also mit einem geringstmöglichen Brennstoffeinsatz auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt.
  • In den unteren Bereich wird dagegen ein Gas mit einem erhöhten Sauerstoffanteil zugeführt. Dieses Gas kann ein beliebiges Gasgemisch sein, bei dem nur wesentlich ist, daß es einen erhöhten Anteil an freiem Sauerstoff enthält, der dazu geeignet ist, den Zündvorgang an der Oberfläche des Sintergutes zu beschleunigen. Vorzugsweise enthält dieses Gasgemisch mindestens 5 %, besonders bevorzugt mindestens 10 %, freien Sauerstoff.
  • Die in den unteren Bereich des Zündofens zugeführten Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil können beispielsweise ein vorzugsweise heißes Gasgemisch aus einem anderen Prozeß des gleichen Betriebes sein. Es kann auch erhitzte Luft oder reiner Sauerstoff in den unteren Bereich des Zündofens vorteilhaft zugeführt werden. Wesentlich ist nur, daß sich im unteren Bereich des Ofens eine Ofenatmosphäre mit einem gegenüber dem oberen Bereich erhöhten Anteil an freiem Sauerstoff ergibt. Diese sauerstoffreicheren Gase sind in aller Regel erheblich kühler als die Rauchgase aus stöchiometrischer Verbrennung im oberen Ofenbereich. Überraschenderweise hat sich aber ergeben, daß der Zündvorgang, insbesondere bezüglich der Oberfläche des Sintergemisches, dennoch wesentlich verbessert wird, wenn man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die Wärme von der oberen Rauchgasschicht hauptsächlich durch Strahlung auf das Sintergemisch übertragen wird. Diese Wärmestrahlung auf das Sinterbett wird durch die untere Rauchgasschicht nur relativ wenig absorbiert, da letztere insbesondere wegen ihres Luftüberschusses nur relativ wenig Wärmestrahlung absorbierende Bestandteile hat.
  • Die Begriffe « oberer Bereich und « unterer Bereich » des Zündofens sind nicht dahingehend beschränkend zu verstehen, daß die dem Ofen zugeführten Gase bestimmte Grenzen innerhalb des Ofenvolumens einhalten müssen. Für die Erfindung wesentlich ist nur, daß die in den oberen Bereich des Ofens zugeführten Rauchgase insbesondere die Ofendecke und die darunter liegenden Gasschichten auf sehr hohe Temperaturen erhitzen und daß über dem Sintergemisch eine Atmosphäre mit erhöhtem Sauerstoffanteil eingehalten wird. Der Übergang zwischen beiden Bereichen ist notwendigerweise fließend und abhängig von den Einzelheiten der jeweiligen Zündofenkonstruktion.
  • Bezüglich dieser Zuführung der Rauchgase aus näherungsweise stöchiometrischer Verbrennung in den oberen Bereich und der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil in den unteren Bereich unterscheidet sich die vorliegende Erfindung auch entscheidend von der in der US-Patentschrift 3 318 590 beschriebenen Einrichtung. Diese dient dem Pelletieren, das insbesondere bei nicht zum Sintern geeigneten Feinerzen angewandt wird. Das zu pelletierende Gut wird dabei angefeuchtet, um auf einem Drehteller oder in einer Trommel Kugeln zu formen. Diese werden in einer beispielsweise in dieser vorpublizierten US-Patentschrift beschriebenen Einrichtung zunächst vorgetrocknet und dann unter Einwirkung großer Hitze zusammengebacken. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Sintervorgang befindet sich in den Kugeln der vorbekannten Einrichtung aber kein Festbrennstoff. Diese werden daher auch nicht gezündet. Bei der vorbekannten Einrichtung kommt es vielmehr darauf an, die Pellets auf eine bestimmte, nicht zu hohe Temperatur zu erhitzen. Zu diesem Zweck befinden sich über den in ähnlicher Weise wie bei der vorliegenden Erfindung transportierten Rostwagen Brenner, die in der speziellen Ausführungsform der Entgegenhaltung so gestaltet sind, daß innerhalb der Brennkammer und unterhalb der Brennerdüse Sekundärluft zugeführt wird, die dazu dient, die zu heißen Rauchgase des Brenners abzukühlen (zu tempern). Es werden also die heißen Rauchgase aus den Brennern oberhalb eines Sekundärluftstromes zugeführt. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung kommt es aber bei der Entgegenhaltung gerade darauf an, die heißen Rauchgase und die Sekundärluft möglichst optimal zu vermischen. Beide Gasströme werden deswegen gegeneinander zirkulierend zugeführt. Eine Gestaltung der Ofenatmosphäre wie bei der vorliegenden Erfindung wird damit weder angestrebt noch erreicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil, die dem unteren Bereich des Zündofens zugeführt werden, zumindest teilweise aus Rauchgasen aus einer Verbrennung mit einem Luftverhältnis \ gleich 2 bis gleich 5. Das Luftverhältnis λ gibt die Relation zwischen der dem Brenner tatsächlich zugeführten Menge an freiem Sauerstoff und der für eine stöchiometrische Verbrennung notwendigen Menge an freiem Sauerstoff an. A = 1 entspricht also stöchiometrischer Verbrennung, während ein größeres X zu einem Rauchgas mit einem entsprechenden Rest an freiem Sauerstoff führt. Dieses Rauchgas hat dann also in der gewünschten Weise einen erhöhten Sauerstoffanteil und, wie praktische Versuche ergeben haben, bei Anwendung der erfindungsgemäßen Grenzen zwischen X gleich 2 und λ gleich 5 zugleich noch eine so hohe Temperatur, daß eine gleichmäßige und schnelle Zündung des Sintergemisches gewährleistet ist.
  • Ähnlich wie bei einem der bekannten Verfahren können gemäß bevorzugter Ausführungsform auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Eingangsbereich des Zündofens mehr Rauchgase aus den näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern, im Ausgangsbereich mehr von den Gasen mit erhöhtem Sauerstoffanteil zugeführt werden. Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zum Zünden der obersten Schicht im Eingangsbereich des Ofens besonders hohe Temperaturen und verhältnismäßig wenig Sauerstoff notwendig sind, während bei fortschreitendem Zündprozeß sich die brennende Schicht nach und nach immer tiefer in das Sinterbett fortpflanzt und dabei eine erhebliche Vorwärmung der tieferen Schichten des Sintergemisches erreicht wird. Deswegen ist im hinteren Bereich des Zündofens weniger Wärme, aber ein etwas erhöhter Sauerstoffanteil sinnvoll. Der wesentliche Unterschied zu dem bekannten Verfahren besteht aber auch bei dieser Ausführungsform darin, daß im gesamten Bereich des Zündofens sich über dem Sintergemisch eine Schicht von Gasen mit einem erhöhten Anteil an freiem Sauerstoff, vorzugsweise mindestens etwa 5%, befindet.
  • Prinzipiell können die Gase bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den verschiedenen Ofenbereichen auf verschiedene Weise zugeführt werden. So können die etwa stöchiometrisch betriebenen Brenner im oberen Bereich des Ofens, beispielsweise an den Seiten- und Stirnwänden angebracht sein und mit einer verhältnismäßig geringen Ausströmgeschwindigkeit betrieben werden, um die gewünschte heiße und sauerstoffarme Atmosphäre im oberen Bereich des Ofens zu erzeugen. Ähnlich können in den Seitenwänden oder in den Stirnwänden des Zündofens Düsen oder mit einem überstöchiometrischen Gasgemisch betriebene Brenner vorgesehen sein, die der Zufuhr der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil dienen. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Düsen bzw. Brenner in dem Ofenbereich angeordnet sind, in welchem sie sich auswirken sollen. Vielmehr können die Brenner oder Düsen selbst auch an anderen Stelle angeordnet sein und lediglich die aus ihnen austretenden Gase so gerichtet werden, daß die gewünschte Ofenatmosphäre erreicht wird. Einige besondere Anordnungen der Brenner und Düsen, welche besondere Vorzüge aufweisen, sind Gegenstand weiterer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.
  • Für den Fall, daß ein vorhandener Zündofen bereits mit sogenannten Seitenbrennern ausgerüstet ist, d. h. Brennern, die in der Seitenwand des Ofens angeordnet sind, die zumindest im Eingangsbereich des Zündofens näherungsweise stöchiometrisch betrieben werden und deren Rauchgase in etwa horizontal im Parallelstrom zur Ofenmitte hin geführt sind, wird bevorzugt vorgeschlagen, daß die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil aus Düsen hervortreten, welche unterhalb der näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brenner und in Längsrichtung zwischen diesen in der Seitenwand des Ofens angeordnet sind und aus denen die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil horizontal oder zu dem Sintergemisch geneigt zugeführt werden. Durch eine derartige Maßnahme können die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens mit relativ geringem Investitionsaufwand auch bei vorhandenen Anlagen mit Seitenbrennern genutzt werden.
  • Eine besonders einfache Bauart des Zündofens und eine besonders gute Gleichmäßigkeit des Zündvorganges wird gemäß einem besonders bevorzugten Verfahrensvorschlag erreicht, wenn die Rauchgase aus den näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern und die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil aus gegenüberliegenden Seitenwänden oder, was insbesondere bei nicht zu langen Öfen besonders vorteilhaft ist, aus den gegenüberliegenden Stirnwänden des Ofens hervortreten. Dabei sollen die Rauchgase aus den näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern bevorzugt gegen die Decke des Zündofens gerichtet sein, und zwar mit einem Winkel von bis zu 30°, wobei sich Winkel im Bereich von 5 bis 10° als besonders vorteilhaft erwiesen haben. Gleichzeitig sollen die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil unter einem Winkel von maximal 50°, bevorzugt 20 bis 35°, gegenüber der Horizontalen nach unten auf das Sintergemisch gerichtet sein. Durch diese Gegenläufigkeit der Gasströmungen ergibt sich insgesamt eine zirkulierende Strömung in dem Zündofen, wie an andere Stelle noch eingehender dargelegt werden wird.
  • Es sei ausdrücklich hervorgehoben, daß diese zirkulierende Strömung auch erreicht wird, wenn die beiden Gasströme jeweils horizontal geführt sind, wobei jedoch der Rauchgasstrom aus näherungsweise stöchiometrischer Verbrennung im oberen Bereich des Ofens, insbesondere in der Nähe der Ofendecke, und der Gasstrom mit erhöhtem Sauerstoffanteil im unteren Ofenbereich, insbesondere in der Nähe des Sintergemisches, zugeführt wird. Diese Ausführungsvorm resultiert ebenfalls in einer zirkulierenden Gasströmung. Eine Ausführungsform, bei der der Winkel gegenüber der Horizontalen für einen oder beide Gasströme 0° beträgt, ist deswegen in die zuvor beschriebene Ausführungsform ausdrucklich eingeschlossen.
  • Gemäß einem anderen bevorzugten Verfahrensvorschlag werden die Rauchgase aus näherungsweise stöchiometrischer Verbrennung und gegebenenfalls auch die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil jeweils von der Decke des Ofens her so zugeführt, daß die erfindungsgemäße Verteilung der Ofenatmosphäre erreicht wird. Die Zuführung von der Decke her ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein besonders langer Zündofen zum Einsatz kommt. Bekanntermaßen ist die Leisten eines Zündofens, also der Durchsatz an Sintergemisch pro Zeiteinheit, unmittelbar abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Sinterband betrieben wird. Da der Zündvorgang, also das Durchdringen der brennenden Schicht aus Festbrennstoff, durch die gesamte Schichtdicke des Sintergemisches aber eine bestimmte Zeit braucht, ist es notwendig, daß bei hohen Leistungen entsprechend lange Zündöfen zur Anwendung kommen. In diesem Fall ist eine stirnseitige Anbringung der Brenner und Düsen, die für kürzere Zündöfen besonders vorteilhaft ist, insoweit nachteilig, als möglicherweise keine gleichmäßige Strömung in einem sehr langen Zündofen aufrechterhalten werden kann. Seitlich angebrachte Brenner können insbesondere von Nachteil sein, als die Gleichmäßigkeit der Zündung über die Breite des Sinterbandes unbefriedigend ist. Diese Nachteile werden durch die Zuführung der Gase von der Decke her beseitigt, wobei es in diesem Fall möglich ist, die Dosierung sowohl der Rauchgase aus näherungsweise stöchiometrischer Verbrennung als auch der Gase mit Sauerstoffüberschuß über die gesamte Ofenlänge dem jeweiligen Prozeß sehr genau anzupassen. Auch diese Ausführungsform wird im Zusammenhang mit einer entsprechenden Vorrichtung noch eingehender beschrieben.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Verfahrensvorschlag wird vorgeschlagen, daß das Sintergemisch unmittelbar anschließend an den unter dem Zündofen stattfindenden Zündvorgang durch eine Zone transportiert wird, in der es von den Rauchgasen des Zündofens im wesentlichen abgeschirmt ist und von einem sauerstoffhaltigen Gase, insbesondere Luft, durchströmt wird, wobei es nach oben hin gegen Wärmestrahlung weitgehend isoliert ist.
  • Dieser Vorschlag führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Zündung und zu erheblichen Einsparungen an Energie. Dadurch, daß man das Sintergemisch unmittelbar anschließend an den eigentlichen Zündofen in einen Bereich führt, in dem es nach oben hin thermisch gut isoliert ist und gleichzeitig von einem sauerstoffhaltigen Gas, welches weitgehend von Rauchgasen frei ist, durchströmt wird, wird der Zündvorgang insbesondere insoweit verbessert, als die oberen Schichten des Sintergemisches in dieser Zone gut durchgezündet wird.
  • Zur Erläuterung der Vorteile dieser Maßnahme muß darauf hingewiesen werden, daß der gesamte Sintervorgang auf einem beispielsweise mehr als 100 m langen Sinterband stattfindet, wobei sich nur über dem ersten Teil ein üblicherweise etwa 10 bis 15 m langer Zündofen befindet. Diese Strecke reicht aus, um die oberste Schicht des Sintergemisches unter dem Zündofen zu entzünden. Die Länge des Sinterbandes und die Geschwindigkeit seiner Bewegung sind dann so bemessen, daß am Ende des Sinterbandes die brennende Schicht durch die gesamte Stärke des Sintergemisches von oben nach unten hindurchgewandert ist.
  • Diese Verhältnise führten bei den bekannten Verfahren zu einer Benachteiligung der oberen Schichten des Sintergemisches insofern, als diese im Gegensatz zu den unteren Schichten nicht vor ihrer Entzündung einem längeren Vorwärmprozeß unterzogen wurden. Während nämlich die weiter unten liegenden Schichten erst relativ spät auf dem Sinterband entzündet werden und vorher längere Zeit von den heißen Rauchgasen aus den oberen Schichten aufgewärmt wurden, werden die oberen Schichten in einem nahezu kalten Zustand gezündet. Um dennoch eine ausreichende Sinterung der obersten Schichten zu erreichen, mußte bei den bekannten Verfahren der Zusatz an Festbrennstoff auf diese obersten Schichten abgestimmt sein. Für die weiter unten liegenden Schichten war dann ein Überschuß an Festbrennstoff vorhanden, der weitgehend nutzlos verbrannt wurde.
  • Zur Verbesserung dieses Zustandes war es bereits bekannt, die bereits eingangs erwähnten verlängerten Zündöfen zu verwenden, welche mit Seitenbrennern ausgestatt sind und deren hinterer, ausgansseitiger Bereich als Wärmebehandlungszone dient. Die dort befindlichen Brenner werden mit Luftüberschuß betrieben und sorgen so für eine Erwärmung des Sintergutes in diesem Nachbehandlungsteil, so daß es möglich ist, auch die oberen Schichten des Sintergemisches mit einem vergleichsweise geringen Einsatz an Festbrennstoff zu sintern.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde nun gefunden, daß ein bezüglich der Qualität des Sintergutes und des Festbrennstoffeinsatzes mindestens vergleichbarer Sinter mit einem erheblich verringerten Aufwand an Energie erreicht werden kann, wenn man die zuvor beschriebenen Verfahrensmaßnahmen ergreift.
  • Eine entsprechende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine sich unmittelbar an den Zündofen anschließende Thermoisolierhaube mit thermisch isolierenden Wänden, die nach unten zur Sintermaschine hin offen ist, deren Seiten-und Stirnwände sich bis dicht an das Sintergemisch erstrecken und deren Decke Durchbrüche zum Ansaugen von Verbrennungsluft aufweist, vorgesehen ist. Die Verbrennungsluft wird dabei, wie bei den bekannten Einrichtungen üblich, durch Ansaugschächte unter den Rostwagen des Sinterbandes angesaugt und durchströmt somit das gesamte Sintergemisch.
  • Vorteilhafterweise kann die Verbrennungsluft bereits im Prozeß, also im Rahmen irgendwelcher wärmeabgebender Verfahrensschritte der gleichen Anlage vorgewärmt sein. Dazu geeignet ist beispielsweise das Kühlbett der Sintermaschine. Der fertige Sinter fällt nämlich am Ende des Sinterbandes auf einen Sinterkühler, durch den Luft hindurchgesaugt wird. Diese Luft wird dabei noch erheblich erwärmt, enthält aber im Gegensatz zu der Luft, die das Sinterband durchströmt hat, nur noch sehr wenig Rauchgase, da auf dem Kühlbett keine Verbrennung mehr stattfindet. Diese vorgewärmte Luft ist besonders gut zur Nutzung im Rahmen des übrigen Prozesses geeignet. Sie kann Insbesondere auch als vorgewärmte Verbrennungsluft für die Brenner in dem Zündofen vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Die vorteilhafte Wirkung der Verwendung einer Thermoisolierhaube beruht wesentlich darauf, daß die Wärmeabstrahlung der Oberfläche des Sintergutes an die Umgebung im Bereich der Thermoisolierhaube weitestgehend unterbunden wird und im Wärmeaustausch mit der angesaugten Verbrennungsluft genutzt wird.
  • Bei den bekannten Bauarten, auch bei denen mit einem sogenannten Wärmebehandlungsteil, beträgt die Oberflächentemperatur des Sintergutes nach dem Verlassen des Zündofens noch viele 100 °C. Dadurch geht nach Verlassen des Zündofens in erheblichem Maße Wärme durch Abstrahlung verloren mit der bekannten schädlichen Folge, daß die obere Partie des Sinterbettes schlecht gesindert ist. Außerdem ist es ein Vorteil, daß sich in der erfindungsgemäßen Thermoisolierhaube nur Luft befindet, die nicht durch Abgase stark verunreinigt ist. Dies ist für die Fortpflanzung der Verbrennung in die unterhalb der Oberfläche liegenden Bereiche vorteilhaft.
  • Weiter wird vorgeschlagen, daß die Durchbrüche in der Decke der Thermoisolierhaube so gestaltet sind, daß sie aus feststehenden Teilen und auf darüber angeordneten auf- und abbeweglichen Teilen bestehen. Dabei sind die letztgenannten Teile breiter ausgeführt als die Lücken zwischen den feststehenden Teilen, so daß sie diese Lücken überlappen. Infolgedessen gibt es keine gerardlinig durchgehende Verbindung zwischen der Sinteroberfläche und der Umgebung. Durch diese Ausführung wird die direkte Abstrahlung der Wärme von der Oberfläche des Sintergutes auf die Umgebung auch an den Durchbrüchen für die Ansaugung der Verbrennungsluft verhindert. Damit wird der Wärmeverlust der Oberfläche des Sinterbettes in der erwünschten Weise weiter verringert.
  • Weiter ist es möglich, die Größe der Durchbrüche für die Verbrennungsluft zu verstellen. Dadurch kann der Druck in der Thermoisolierhaube so eingestellt werden, daß einerseits die Ansaugung der Verbrennungsluft im wesentlichen durch die Durchbrüche in der Decke erfolgt und damit eine gleichmäßige Strömungsverteilung in der Thermoisolierhaube hergestellt wird, wobei nur ein kleinerer Teil der Luft durch die unvermeidlichen Undichtigkeiten zwischen Sinterrostwagen und Thermoisolierhaube und zwischen Sinterbett und der Auslaufstirnwand der Thermo- isolierhaube angesaugt wird. Dabei wird die Öffnung nur jeweils so groß wie erforderlich eingestellt.
  • Die Erfindung, insbesondere die erfindungsgemäßen Vorrichtungsvorschläge, werden im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen :
    • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Zündofen in prinzipieller Darstellung im Längsschnitt,
    • Figur 2 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zündofens in prinzipieller Darstellung im Längsschnitt,
    • Figur 3 eine schematische Aufsicht auf die Decke eines Ofens nach Fig. 2 von unten,
    • Figur 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Thermoisolierhaube in schematischer Darstellung,
    • Figur 5 einen Längsschnitt durch eine Thermoisolierhaube gemäß Fig. 4.
  • In Fig. 1 erkennt man die Oberkante 1 eines Sintergemisches. Das Sintergemisch bewegt sich in einer durch den Pfeil 2 bezeichneten Richtung mit einer dem jeweiligen Prozeß entsprechenden Geschwindigkeit unter einem Zündofen hindurch der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist. Das Sintergemisch befindet sich in bekannter Weise auf einem aus Rostwagen gebildeten Sinterband und hat eine Stärke von üblicherweise etwa 40 cm. In der Zeichnung sind diese bekannten Einzelheiten der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • Der Zündofen besteht aus einer Decke 9, einer einlaufseitigen Stirnwand 4 und einer auslaufseitigen Stirnwand 5. Die Seitenwände verlaufen in der Fig. 1 parallel zur Papierebene und im wesentlichen senkrecht zum Sinterband entlang dessen Kanten. Insgesamt bildet der Zündofen 3 somit einen haubenartig geschlossenen Raum. Die Stirnwände 4 und 5 sind ebenso wie die in der Figur nicht dargestellten Seitenwände in bekannter Weise bis dicht über die Oberfläche des Sintergemisches 1 heruntergezogen. Die Decke 9 des Zündofens und ebenso dessen Wände sind in bekannter Art und Weise thermisch isoliert. Bei der dargestellten Ausführungsform sind in den Stirnwänden 4 und 5 jeweils eine Reihe von Brennern angeordnet, deren Brennerachsen in der Figur mit den Bezugszeichen 6 für die einlaufseitigen Brenner und 7 für die auslaufseitigen Brenner versehen sind. Die Anzahl der auf der jeweiligen Seite angeordneten Brenner ist durch deren Leistung, die Breite des Sinterbandes und andere Faktoren bestimmt und nicht Gegenstand der Erfindung. In jedem Fall sind bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sämtliche einlaufseitigen Brenner einserseits und sämtliche auslaufseitigen Brenner andererseits in ihrer Achsrichtung parallel ausgerichtet und an der jeweiligen Stirnwand über deren Breite gleichmäßig verteilt.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform sind, wie in der Figur zu erkennen ist, die einlaufseitigen Brenner unter einem Winkel von 5° gegenüber der Horizontalen gegen die Decke des Zündofens 3 gerichtet. Die auslaufseitigen Brenner sind mit unter einem Winkel von 30° gegenüber der Horizontalen nach unten gegen die Sintergemischoberfläche ausgerichtet. Durch diese Ausrichtung der jeweiligen eingangsseitigen und ausgangsseitigen Brennerreihen ergibt sich eine Zirkulationsströmung, die in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 8 schematisch dargestellt ist.
  • Erfindungswesentlich ist, daß die einlaufseitigen Brenner mit einem näherungsweise stöchiometrischen Verhältnis aus Brennstoff und Sauerstoff betrieben werden, während bei den auslaufseitigen Brennern das Verhältnis aus Brennstoff und Luft so eingestellt ist, daß ein Luftverhältnis λ größer als 1,3 eingehalten wird. Diese Luftverhältnisse werden in beiden Brennerreihen in konventioneller Weise mit Hilfe geeigneter Ventile und Regeleinrichtungen eingehalten, die in der Figur nicht dargestellt sind, da sie nicht erfindungswesentlich sind.
  • Die Ausbildung der Rauchgaswalze in dem Zündofen wird dadurch zusätzlich verbessert, daß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die einlaufseitigen Brenner in an sich bekannter Weise in einer kurzflammigen Bauart, die auslaufseitigen Brenner dagegen in einer langflammigen Bauart ausgeführt sind.
  • rn der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die auslaufseitige Stirnwand 5 senkrecht zur zugehörigen Brennerachse 7 orientiert. Dies ist insbesondere bei größeren Neigungen der Brennerachse vorteilhaft, um eine einfache Befestigung der Brenner in der jeweiligen Wand und eine saubere Führung der Rauchgase zu ermöglichen.
  • Diese bevorzugte Bauart bietet folgende Vorteile : Es wird vermieden, daß die durch die Brennerstrahlen bewirkte Rauchgasströmung in der Mitte des Ofens 3 einen Stau bildet und dadurch erhitzte Partikel des Sinterbettes 1 emporgewirbelt werden und damit störende Anbackungen entstehen. Sowohl die einlaufseitigen wie auch die auslaufseitigen Brenner wirken vielmehr in der Weise, daß eine umlaufende Rauchgaswalze 8 im Zündofen 3 entsteht, deren Drehrichtung von beiden Brennerreihen gleichsinnig aufrechterhalten wird. Diese Walze 8 bewirkt, daß die durch stöchiometrische Verbrennung erzeugten heißen Rauchgase der einlaufseitigen Brenner an der Decke 9 des Zündofens 3 von der Einlaufseite zur Auslaufseite entlangströmen, wobei sie ihre Wärme bei den vorherrschenden Temperaturen überwiegend durch direkte Strahlung an die Sintermischung 1 und durch indirekte Strahlung über die Strahlungserwärmung der Decke 9 ebenfalls an die Sintermischung 1 abgegeben. Dabei wird also vermieden, daß die einzelnen Brennerstrahlen auf das Sinterbett 1 gerichtet sind, wodurch die beschriebene Ungleichmäßigkeit der Erwärmung hervorgerufen wird. Vielmehr erfolgt die Wärmeübertragung in der beschriebenen Weise im wesentlichen durch die Wärmestrahlung der gesamten Gase und der Ofendecke 9 in der oberen Partie des Zündofens 3, wodurch die Gleichmäßigkeit der Erwärmung sichergestellt ist.
  • Weiter ist es von Vorteil, daß etwaige Ungleichmäßigkeiten der Erwärmung, die in Querrichtung zur Transportrichtung der Sintermaschine auftreten, durch unterschiedliche Beaufschlagung der in der Stirnwand nebeneinander angeordneten Brenner ausgeglichen werden können. Zeigt es sich beispielsweise, daß die beiden außen liegenden Ränder des Bandes zu weinig erwärmt werden, so können entsprechend die beiden außen liegenden Brenner in der Stirnwand stärker beaufschlagt werden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung verbindet also den Vorteil der gleichmäßigen Erwärmung durch Strahlungswärmeübertragung aus dem oberen Zündofenraum mit der Möglichkeit der Beeinflussung der Wärmebeaufschlagung der in Transportrichtung gesehen nebeneinander liegenden Partien. Dies ist deswegen wichtig, weil es zur Erzeugung eines gleichmäßigen Sintergutes nicht nur erforderlich ist, daß das gesamte Sinterbett 1 gleichmäßig beheizt wird, sondern weil es zusätzlich notwendig ist, die Beheizung den eventuellen Unterschieden des Wärmebedarfes der verschiedenen in Transportrichtung nebeneinander liegenden Partien des Sinterbettes anzupassen. Bei den auslaufseitigen Brennern, die in an sich bekannter Weise schräg nach unten geneigt sind und mit Luftüberschuß betrieben werden, besteht dagegen keine Gefahr einer ungleichmäßigen Beheizung. Da diese Brenner mit höherem Luftüberschuß betrieben werden, ist die Übertemperatur der Rauchgase gegenüber der Oberflächentemperatur des Sinterbettes 1 in diesem Bereich nur noch gering, so daß im wesentlichen keine Bezeizung durch diese Brenner mehr erfolgt. Die Funktion dieser Brenner ist vielmehr die Zurverfügungstellung heißer Gase mit erhöhtem Sauerstoffgehalt, die für die Reaktion mit dem festen Brennstoff der Sintermischung erforderlich ist. Besonders wichtig ist, daß die beschriebene Rauchgaswalze in dem Zündofen die erfindungsgemäße Schichtung von zwei Rauchgasströmen übereinander bewirkt. Dabei bewirkt die obere von den einlaufseitigen Brennern ausgehende Schicht der heißen stöchiometrische Rauchgase die Beheizung des Sinterbettes durch Strahlung, wobei die Wärmestromdichte und die Temperatur infolge der übertragenen Wärmemengen von der Einlaufseite zur Auslaufseite hin abnehmen. Dagegen dient die untere von den auslaufseitigen Brennern ausgehende Strömung von weniger heißen, aber sauerstoffreichen Gasen der Zurverfügungstellung des für die Reaktion des festen Brennstoffes erforderlichen Sauerstoffes. Dabei wird die Wärmestrahlung der oberen Rauchgasschicht auf das Sinterbette durch die untere Rauchgasschicht nur relativ wenig absorbiert, da die letztere insbesondere wegen ihres hohen Lüftüberschusses nur relativ wenig Wärmestrahlung absorbierende Rauchgasbestandteile hat. Der besondere Vorteil dieser bevorzugten Bauart ist es also, daß eine hohe und gleichmäßige Wärmestromdichte für die Zündung bereitgestellt wird und daß dabei gleichzeitig der für die Verbrennung des festen Brennstoffes erforderliche Sauerstoff temperiert zugeführt wird. Es wird also eine schnelle und gleichmäßige Zündung bewirkt durch Zurverfügungstellung von entsprechend erwärmter Verbrennungsluft. Nach dem ersten Zündvorgang der Oberfläche wird weiter die Temperatur und damit die Sinterung der obersten Schicht des Sinterbettes verbessert. Dadurch wird der bei den bekannten Bauarten nachteilige Effekt vermieden, daß die Sinterung der obersten Schicht unvollkommen bleibt. Da mithin auch die oberste Schicht als Fertigsinter benutzt werden kann, werden dadurch die Durchsatzleistung der Anlage und der spezifische Wärmeverbrauch je Tonne Fertigsinter herabgesetzt.
  • Die letztgenannten Vorteile lassen sich im Prinzip auch mit Hilfe anderer Vorrichtungen erzielen, bei denen die weiter oben beschriebenen Verfahrensschritte eingehalten werden. Die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insoweit nur als Beispiele besonders bevorzugter Ausführungsformen zu verstehen, welche je nach den gegebenen Anforderungen zu besonders vorteilhaften Ergebnissen führen.
  • Eine andere derartige bevorzugte Ausführungsform ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Dabei sind diejenigen Bauteile, die der zuvor beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen, versehen mit einem zusätzlichen Strich, bezeichnet.
  • Die wesentliche Besonderheit der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Vorrichtung besteht darin, daß sowohl die Brenner für die Zuführung der Rauchgase aus näherungsweise stöchiometrischer Verbrennung, als auch die Düsen zur Zuführung der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil durch die Decke des Ofens hindurchgeführt sind. Man erkennt Deckenbrenner 10, Deckendüsen langer Bauart 11 und Deckendüsen kurzer Bauart 12.
  • Die Deckenbrenner 10 sind bevorzugt als sogenannte Deckenstrahlungsbrenner ausgeführt. Dieser an sich bekannte Brennertyp ist dadurch ausgezeichnet, daß die Medien (Brennstoff und Luft) den Brenner aufgrund der Formgebung der Brennerdüsen mit einem bestimmten Drall verlassen.
  • Die Stromlinien der Medien breiten sich nach Verlassen des Brenners spiralförmig nach unten und außen aus. Dadurch entsteht einerseits eine kurze Flamme und andererseits ein Sog in der Mitte des Brenners, durch den die Medien bzw. Rauchgase im Zentrum der Spirale nach oben gesogen werden. Die prinzipielle Form der Stromlinien ist in der Fig. 2, soweit sie im Querschnitt zu erkennen ist, eingezeichnet.
  • Wesentlich ist, daß bei diesem Brennertyp eine sehr kurze Flamme und eine starke Aufheizung der Umgebung des Brenners erreicht wird. Die Wärme wird im wesentlichen durch Strahlung von den Rauchgasen und der durch die Brenner aufgeheizten Ofendecke 9' abgegeben.
  • Zur Zuführung der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil dienen in der dargestellten Ausführungsform Düsen 11 und 12, die bevorzugt als Parallelstromdüsen ausgeführt sind. Diese bestehen je nach Anwendungsfall aus einem Rohr für Luft bzw. ein anderes sauerstoffhaltiges Gasgemisch oder aus konzentrischen Rohren für Brennstoff und Luft. Sie sind glattflächig ausgebildet und insgesamt so gestaltet, daß die Medien am Ende der Düsen verhältnismäßig langsam und in laminarem Strom austreten, so daß ein langgestreckter Strompfad auf die Oberfläche des Sintergemisches zu erreicht wird. Die Düsen sind bevorzugt als längere Rohre 11 oder kürzere Rohre 12 ausgebildet, wobei die längeren Rohre besser dazu geeignet sind, die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil ohne große Vermischung mit den Rauchgasen aus den Deckenbrennern in die Nähe des Sintergemisches zu führen. Andererseits dürfen die Rohre nicht beliebig lang ausgeführt werden, weil sie sonst einem erhöhten Verschleiß unterliegen. Die Bestimmung der Länge und Ausgestaltung dieser Düsenrohre ist vom Einzelfall abhängig und jedem Fachmann ohne weiteres zugänglich, wobei es nur darauf ankommt, daß auch in diesem Fall die erfindungsgemäße Schichtung der Gase in dem Zündofen erreicht wird.
  • Fig. 3 zeigt deutlich, daß die Deckenstrahlungsbrenner 10 und die Deckendüsen 11 bzw. 12 schachbrettartig und dergestalt gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Deckendüsen 11, 12 jeweils mittig in den Feldern liegen, die von den Deckenstrahlungsbrennern als Endpunkte gebildet werden. Durch eine derartige gleichmäßig abwechselnde Verteilung der Deckendüsen und Deckenstrahlungsbrenner wird eine besonders gleichmäßige Zündung der Oberfläche des Sintergemisches erzielt.
  • Die einzelnen in Bewegungsrichtung des Sinterbandes hintereinander angeordneten Brennerreihen können auch mit unterschiedlichen Brennstoff- und Luftmengen beaufschlagt werden, etwa in der Weise, daß zur Auslaufseite hin die durchgesetzten Mengenströme abnehmen. Es kann aber natürlich auch der Abstand der Brennerreihen voneinander entsprechend variiert werden.
  • Wie bereits weiter oben geschildert ist eine Ausführungsform mit durch die Decke des Ofens zugeführten Rauchgasen bzw. Gasen mit erhöhtem Sauerstoffanteil besonders für lange Zündöfen von Vorteil, wo eine derartige Ausführungsform auch eine besonders genaue Einstellung der Temperaturverteilung sowohl über die Breite des Sinterbandes als auch insbesondere über die Länge des Zündofens erlaubt.
  • Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil Rohre vorhanden sind, welche sich zwischen den Seitenwänden des Zündofens erstrecken. Diese Rohre haben Düsen, aus denen die Gase im wesentlichen nach unten gerichtet, sei es schräg oder unmittelbar senkrecht, austreten. In besonderen Anwendungsfällen kann auch eine horizontale Gasführung aus den Rohren zweckmäßig sein. Ebenso ist es unter bestimmten Anwendungsverhältnissen sinnvoll, die Rohre nicht durchgehend von einer Seitenwand zu anderen zu führen, sondern lediglich ein gewisses Stück von einer Seiten- oder auch Stirnwand her in den Ofenraum hineinragen zu lassen.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch im Querschnitt bzw. Längsschnitt eine bevorzugt zu verwendende Thermoisolierhaube, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 20 versehen ist.
  • Unter der Thermoisolierhaube hindurch bewegt sich, wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, das Sinterband in Richtung des Pfeiles 21. Die wesentlichen Teile des Sinterbandes sind gestrichelt dargestellt. Es sind dies die Rostwagen 22, die mit Rädern 24 auf den Schienen 26 rollen. Ebenfalls gestrichelt dargestellt ist das auslaßseitige Ende 28 eines Zündofens.
  • Die Thermoisolierhaube 20 hat zwei Stirnwände 30 und 32, eine aus mehreren Seitenwandelementen 34 zusammengesetzte.
  • Seitenwand 36 und eine Decke 38.
  • Die Decke 38 besteht aus feststehenden Teilen 40 und auf- und abbeweglichen Teilen 42. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die auf- und abbeweglichen Teile 42 in ihrer horizontalen Erstreckung größer als die Lücken zwischen den feststehenden Teilen 40. Die beweglichen Teile 42 überlappen also die feststehenden Teile 40. Sämtliche Wände 30, 32, 36 und 38 der Thermo- isolierhaube 20 sind in bekannter Weise thermisch isoliert. Durch die überlappende Konstruktion der Deckenelemente 40 und 42 wird erreicht, daß die Wärmeverluste unter der Thermo-isolierhaube, soweit sie durch Strahlung entstehen, auch dann noch weitgehend verhindert werden, wenn die Durchbrüche 44 in der Decke 38 geöffnet sind.
  • Die Thermoisolierhaube bewirkt also eine gute thermische Isolation oberhalb des in den Rostwagen 22 befindlichen Sintergemisches. Unter den Rostwagen befinden sich die in der Zeichnung nicht dargestellten Ansaugschächte, so daß sauerstoffhaltige Gase, insbesondere Luft, durch das Sintergemisch hindurch angesaugt werden. Diese Luft kann durch die Durchbrücke 44 in die Thermoisolierhaube 20 eindringen. Je nach den Gegebenheiten der betreffenden Anlage kann diese Luft bereits im Prozeß vorgewärmt sein. Jedenfalls erlaubt die Thermoisolierhaube die Schaffung einer kontrollierten und thermisch isolierten Atmosphäre in dem sich an den Zündofen unmittelbar anschließenden Bereich einer Sintermaschine. Es wurde gefunden, daß durch diese Maßnahme die Zündung der Oberfläche des Sintergemisches entscheidend verbessert bzw. der dazu notwendige Brennstoffaufwand erheblich reduziert werden kann.
  • Die zur Einstellung der erfindungsgemäßen Thermoisolierhaube dienende Konstruktion ist in den Fig. 4 und 5 nur schematisch eingezeichnet. Sie besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 46, von dem über Seile 48 ein für die verschiedenen beweglichen Deckenelemente 42 gemeinsamer Tragbalken 50 aufgehängt ist. Das Seil 48 wird durch Tragrollen 52 und Umlenkrollen 54 geführt, die an dem Rahmen 46 befestigt sind. Zum Antrieb des Seiles 48 ist eine schematisch dargestellte Winde 56 vorhanden. Diese Winde 56 läßt sich so steuern, daß die beweglichen Elemente 42 in einen beliebigen Abstand zu den festen Elementen 40 der Decke 38 gebracht und dort arretiert werden können.
  • Die feststehenden Elemente 40 der Decke 38 sowie die Stirnwände 30 und 32 und die Elemente 34 der Seitenwände 36 sind durch eine dem Fachmann geläufige und im einzelnen in den Figuren nicht dargestellte Konstruktion ortsfest über dem Sinterband befestigt. Wichtig ist, daß sich die Seiten- und Stirnwände bis dicht an das Sintergemisch erstrecken, so daß der Raum unterhalb der Thermoisolierhaube 20 weitgehend abgeschlossen ist.
  • Praktische Erfahrungen zeigen, daß mit einer Sinteranlage, die gemäß dem Erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrieben wird, eine höhere Leistung, ein qualitativ verbesserter Sinter und eine erhebliche Energieersparnis erreicht werden können. Im folgenden sei ein Beispiel hierfür angegeben :
    • Eine konventionelle Anlage hatte einen Zündofen mit zwei stirnseitig angeordneten Brennerreihen mit jeweils neun Brennern, die schräg nach unten auf der einlaufseitigen und auslaufseitigen Seite jeweils gegen das Sintergemisch gerichtet waren. Diese dem Stand der Technik entsprechende Anlage wurde dann umgebaut : Anstelle des vorhandenen Zündofens trat ein Zündofen gemäß Fig. 1 und seine anschließende Thermoisolierhaube gemäß Fig.4 und 5. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen konnte der Gasverbrauch der Anlage von 27,4 Normalkubikmeter pro Tonne Fertigsinter (m,3/t) auf 13,1 Mn 3/t gesenkt werden. Der Koksverbrauch verminderte sich von 61,0 kg/t Fertigsinter auf 47,7 kg/t. Die Untersuchung des erhaltenen Fertigsinters zeigte, daß dessen Qualitätsmerkmale trotz des erheblich verminderten Energie-aufwandes mindestens gleich, in einigen wesentlichen Punkten, beispielsweise der Festigkeit des Sinters, sogar verbessert waren.

Claims (19)

1. Verfahren zur Zünden eines aus einem Festbrennstoff und einem Sintergut bestehenden Sintergemisches, insbesondere einer Sintermöller-Mischung, aus einer Sintermaschine, bei dem das Sintergemisch unter einem Zündofen hindurchgeführt wird, der einen durch Stirn- und Seitenwände und eine Decke weitgehend abgeschlossenen Raum bildet, wobei in den Zündofen Rauchgase aus einem oder mehreren näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern zugeführt werden, die die Oberfläche des Sintergutes durch Strahlung und Konvektion erhitzen und zünden und wobei weiter Gase mit einem erhöhten Sauerstoffanteil zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase aus dem einen oder mehreren näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern in den oberen Bereich des Zündofens zugeführt werden und daß die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil in den unteren Bereich des Zündofens zugeführt werden, und zwar dergestalt, daß sich eine Ofenatmosphäre ergibt, die im oberen Bereich des Zündofens heißer und sauerstoffärmer, im unteren Bereich kühler und sauerstoffreicher ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den unteren Bereich zugeführten Gase mehr als 5 % freien Sauerstoff enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den unteren Bereich zugeführten Gase Rauchgase aus einer Verbrennung mit einem Luftverhältnis A zwischen 2 und 5 einschließen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangsbereich des Zündofens mehr von den Rauchgasen aus näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern, im Ausgangsbereich mehr von den Gasen mit erhöhtem Sauerstoffanteil zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die von näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern erzeugten Rauchgase von den Seitenwänden des Zündofens her näherungsweise horizontal im Parallelstrom geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil aus unterhalb der näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brenner und insbesondere zwischen diesen angeordneten Düsen horizontal oder zu dem Sintergemisch geneigt zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern hervortretenden Rauchgase unter einem Winkel von maximal 30°, bevorzugt 5-10°, gegenüber der Horizontalen von einer Seiten- bzw. Stirnwand her gegen die Decke des Zündofens gerichtet sind, so daß sie an der Decke des Zündofens entlangstreichen und daß die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil von der gegenüberliegenden Seiten- bzw. Stirnwand her unter einem Winkel von maximal 50°, bevorzugt 20-35°, gegenüber der Horizontalen nach unten gegen das Sintergemisch gerichtet sind, so daß sie über das Sintergemisch hinwegstreichen und sich insgesamt eine zirkulierende Gasströmung in dem Zündofen ergibt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den oberen Bereich des Ofens zugeführten Rauchgase aus den näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern von der Decke des Zündofens her derartig zugeführt werden, daß sie sich im wesentlichen nur in oberen Teil des Zündofens verbreiten und daß die in den unteren Teil des Zündofens zugeführten Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil von der Decke des Zündofens her derartig zugeführt werden, daß sie sich im wesentlichen im unteren Bereich des Zündofens und über dem Sintergemisch ausbreiten.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Decke des Zündofens her zugeführten Rauchgase aus näherungsweise stöchiometrisch betriebenen Brennern durch in an siche bekannter Weise in der Decke des Zündofens mit lotrechter Achse angeordnete Deckenstrahlungsbrenner durch einen entsprechenden Drall der Medien im Brenner so zugeführt werden, daß die Medien (Brennstoff und Luft) sich zunächst in einer schraubenförmigen Bewegung mit hohlem Kern vom Brenner nach unten entfernen und dann zu einem erheblichen Teil längs der Brennerachse zentral nach oben zum Brenner zurückströmen und auf diese Weise rezirkuliert werden, wobei die Tangential- und Axialgeschwindigkeiten der Medien im Brenner in an sich bekannter Weise so groß sind, daß die sich ergebenden Zirkulationsströmungen im wesentlichen nur die oberen zwei Drittel der lichten Höhe zwischen Sinterbett und Decke des Zündofens ausfüllen und daß die Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil aus durch die Decke hindurchgeführten Düsen in an sich bekannter Weise als Parallelströme mit etwa vertikaler Strömungsrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 5-30 m/sec. nach unten eingeblasen werden, so daß sich diese im unteren Teil des Zündofens ausbreiten und das Ansaugen von Rauchgasen aus der näherungsweise stöchiometrischen Verbrennung auf dem Wege von der Decke zum unteren Teil des Zündofens weitgehend vermieden wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintergemisch unmittelbar anschließend an den unter dem Zündofen stattfindenden Zündvorgang durch eine Zone transportiert wird, in der es von den Rauchgasen des Zündofens im wesentlichen abgeschirmt ist und von einem sauerstoffhaltigen Gas, insbesondere Luft, durchströmt wird, wobei es nach oben hin gegen Wärmestrahlung weitgehend isoliert ist.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem nach unten offenen Zündofen (3) mit zwei Stirnwänden (4, 5), zwei Seitenwänden und einer Decke (9) und mit einem darunter im wesentlichen horizontal in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Stirnwänden beweglichen Sinterband zur Aufnahme eines Sintergemisches (1), wobei die Stirnwände (4, 5) und die Seitenwände bis dicht an das Sintergemisch heruntergezogen sind, so daß ein vor der Außenatmosphäre weitgehend abgeschlossener haubenartiger Zündofenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der einlaufseitigen Stirnwand (4) Brenner (6) horizontal oder mit einer Neigung von bis zu 30° gegenüber der Horizontalen zur Zündofendecke angeordnet sind, und an der auslaufseitigen Stirnwand (5) Brenner (7) mit einer Neigung gegenüber der Horizontalen zur Mischgutoberfläche von bis zu 50° angeordnet sind, wobei die einlaufseitigen Brenner etwa stöchiometrisch, die auslaufseitigen Brenner dagegen mit einem Luftverhältnis X größer als 1,3 betreibbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (4, 5) jeweils näherungsweise senkrecht zur Brennerachse der in ihnen angeordneten Brenner (6, 7) verlaufen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufseitigen Brenner (6) in einer an sich bekannten Kurzflammigen Bauart, die auslaufseitigen Brenner (7) in einer an sich bekannten langflammigen Bauart ausgeführt sind.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem nach unten offenen Zündofen mit zwei Stirnwänden (5', 6'), zwei Seitenwänden und einer Decke (9') und mit einem darunter im wesentlichen horizontal in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Stirnwänden beweglichen Sinterband zur Aufnahme eines Sintergemisches (1'), wobei die Stirnwände und die Seitenwände bis dicht über das Sintergemisch heruntergezogen sind, so daß ein von der Außenatmosphäre weitgehend abgeschlossener haubenartiger Zündofenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (9') des Zündofens an sich bekannte Deckenbrenner (10) angeordnet sind, deren Zuführungsleitung für Brennstoff und Luft Stellglieder besitzen, die eine Einstellung bzw. Regelung auf ein Luftverhältnis X etwa gleich 1 gestatten, daß die Deckenbrenner (10) gleichmäßig, schachbrettartig und in Längsrichtung der Zündhaube gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß zur Zuführung der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil in der Decke Düsen (11, 12) mit vertikaler Achse angeordnet sind, die als Parallelstromdüsen aus einem Rohr für Luft oder aus konzentrischen Rohren für Brennstoff und Luft bestehen und daß die Düsen (11, 12) jeweils mittig in den Feldern liegen, die von den Deckenstrahlungsbrennern (10) als Eckpunkte gebildet werden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11, 12) zur Zuführung des Gases mit erhöhtem Sauerstoffanteil als Rohre ausgeführt sind, die mit vertikaler Achse durch die Decke (9') hindurch in den Hohlraum des Zündofens hineingeführt sind.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem nach unten offenen Zündofen (3) mit zwei Stirnwänden (4, 5) zwei Seitenwänden und einer Decke (9) und mit einem darunter im wesentlichen horizontal in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Stirnwänden beweglichen Sinterband zur Aufnahme eines Sintergemisches (1), wobei die Stirnwände (4, 5) und die Seitenwände bis dicht an das Sintergemisch heruntergezogen sind, so daß ein von der Außenatmosphäre weitgehend abgeschlossener haubenartiger Zündofenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der Gase mit erhöhtem Sauerstoffanteil Rohre von den Seitenwänden des Zündofens aus in dessen unteren Bereich im wesentlichen horizontal hineinragen, die mit schräg oder senkrecht nach unten gerichteten Düsen versehen sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 13 oder 15, gekennzeichnet durch eine sich untermittelbar an den Zündofen anschließende Thermoisolierhaube (20) mit thermisch isolierenden Wänden (30, 32, 36, 38), die nach unten zur Sintermaschine hin offen ist, deren Seiten (36) und Stirnwände (30, 32) sich bis dicht an das Sintergemisch erstrecken und deren Decke (38) Durchbrüche (44) zum Ansaugen von Verbrennungsluft aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Durchbrüche (44) für die Verbrennungsluft verstellbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke aus feststehenden Teilen (40), die sich in Längsrichtung der Haube erstrecken und aus auf- .und abbeweglichen Teilen (42) besteht, die flächenmäßig größer sind als die Lücken zwischen den feststehenden Teilen (40), so daß sie die feststehenden Teile überlappen und die an einem auf- und abbeweglichen Träger (50) aufgehängt im wesentlichen vertikal beweglich sind. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoisolierhaube (20) in einer Anzahl von Einzelsegmenten unterteilt ist, so daß ihre Länge den Anforderungen gemäß variiert werden kann.
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