EP0174676A1 - Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigen oder agglomerierten Materialien auf einem Wanderrost - Google Patents

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EP0174676A1
EP0174676A1 EP85201282A EP85201282A EP0174676A1 EP 0174676 A1 EP0174676 A1 EP 0174676A1 EP 85201282 A EP85201282 A EP 85201282A EP 85201282 A EP85201282 A EP 85201282A EP 0174676 A1 EP0174676 A1 EP 0174676A1
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EP
European Patent Office
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zone
cooling
gas
gases
thermal treatment
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EP85201282A
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Alois Dr. Kilian
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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Classifications

    • 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
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2413—Binding; Briquetting ; Granulating enduration of pellets
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for thermally treating lump or agglomerated materials on a traveling grate by passing hot gases through the material bed, wherein hot gases in a thermal B lung zone ehand- with downward flow of the hot gases through the material bed passed are, oxygen-containing cooling gases in a cooling zone with upward flow of the cooling gases through the material bed, and the heated cooling gases are passed under a continuous gas hood from the cooling zone into the thermal treatment zone.
  • Lumpy, agglomerated or shaped materials of any shape, such as Limestone, ore pellets, chamotte, waste materials are in many cases thermally treated on traveling grates in such a way that hot gases are passed through the material bed on the traveling grate, whereby the material is heated to a certain temperature. The material bed is then cooled while passing cold gases through it. The heated cooling gases are led into the thermal treatment zone and used as the primary and / or secondary gas for the burners.
  • the thermal treatment zone generally consists of a drying zone, a heating zone and a firing zone, it being possible for these zones to be subdivided. The cooling zone is also divided in most cases.
  • the entire gases in the cooling zone are already heated to the maximum required temperature and must then be cooled to the temperature required there, for example in the heating zone, by adding cold air.
  • This results in the maximum gas volume in the cooling zone the continuous gas hood must have a correspondingly large cross-section, the heat losses on the walls are large and a cover in the form of another gas must be above the afterburning zone hood can be arranged. This cover leads to dust deposition and formation of deposits.
  • Both versions have the advantages that the gases are heated very evenly when the solid fuel is burned and the gas volume is kept relatively low. When using burners, these can be operated with less load, but there is still a certain problem of ash deposition in the channels. In both cases, cheap solid fuels can be used and energy costs are reduced according to the amount of solid fuel that is fed. However, solid fuel is not always available or the optional use of liquid or gaseous fuels is desired.
  • the invention has for its object to reduce the energy consumption in the thermal treatment when using liquid or gaseous fuels and to reduce the construction and operating costs of the system as possible.
  • the flow rate of the heated cooling gases under the continuous gas hood over the upper run of the traveling grate is set so high that the signs of buoyancy in the vertical direction have practically no influence and thereby parallel current threads with different temperatures are generated under the gas hood, fuel is introduced into individual current threads, individual current threads are heated to differently higher temperatures and then downwards in the thermal treatment zone passed through the material bed.
  • the thermal treatment zone always comprises the firing zone or, in the case of a subdivision, the firing zone and the heating zone.
  • the drying zone can be arranged outside the continuous gas hood, but it can also be included in the thermal treatment zone and covered by the continuous gas hood.
  • the continuous gas hood If the drying zone is not located under the continuous gas hood, only the first part of the cooling zone is located under the gas hood, so that only the hottest cooling gases are captured by the continuous gas hood. If the drying zone is also located under the continuous gas hood, the second part of the cooling zone is also located under the gas hood. Air is generally used as the cooling gas. If other gases are used, they must already contain sufficient oxygen for the combustion of the fuels n or their oxygen content must be enriched. "Current threads" are to be understood as layers of the gases under the continuous gas hood, which flow one above the other and parallel to one another, and which extend across the width of the gas hood.
  • the flow velocity of the current filaments under the gas hood is set so high that the signs of buoyancy under the gas hood in vertical direction practically no influence on the flow behavior.
  • the signs of buoyancy are mainly caused by different temperatures of the individual current filaments.
  • the exact geometric course of the current threads can be determined by calculations and / or tests on a physical flow model, the flow conditions of the overall system being selected such that a stable and defined stratified flow is established.
  • the heating of individual flow filaments is carried out by different B racing stoffeindüsung within the respective boundary lines of the individual current thread.
  • the boundary lines and thus the thickness of the respective current filament are selected in accordance with the desired operating conditions.
  • Each individual current filament with a different starting temperature can be heated up to a different or the same end temperature depending on the desired operating conditions.
  • a certain amount of gas per m 2 and hour must enter the material bed in the thermal treatment zone. This amount is introduced into the cooling zone by controlling the cooling gas fan accordingly. If the combustion of the introduced fuel causes a change in the gas volume, the gas volume introduced into the cooling zone must be changed accordingly.
  • a preferred embodiment is that the flow rate of the heated cooling gases under the continuous gas hood at the transition point from upward flow and downward flow of the gases through the material bed on the traveling grate is above 3 m / sec, preferably between 10 to 60 m / sec.
  • the transition point between upward flow and downward flow lies at the boundary between the end of the thermal treatment zone and the start of the cooling zone.
  • a preferred feature is that the A ufhei- wetting of individual current paths under the continuous gas hood as short as possible before the entry of the respective current thread into the material bed is effected on condition that the permissible on entry into the bed temperature differences within the respective current thread does not be crossed, be exceeded, be passed.
  • the permissible temperature difference within a filament depends on the respective process conditions at the entry zone of the filament into the bed. For example, the permissible difference in the hard firing of pellets in the heating zone can be greater, for example 20 to 40 ° C, while it should be less than 20 ° C in the firing zone.
  • the uniformity of the gas temperature within a current filament depends on the pulse ratios of the fuel injected and the current filament from the point of addition to entry into the bed.
  • a preferred embodiment is that the fuel for heating the individual current threads is introduced into the current threads with little or no gas. If gas, for example natural gas, is introduced as fuel, usually no further gas is required to generate pulses when the fuel is injected. If oil or fine-grained solid fuel is introduced, the fuel is injected only with the pulse gas required for good distribution, but without primary or secondary gas. This pulse gas is in the range of 0.05 to a maximum of 0.25 mass units, based on the fuel chosen. This results in a very good heat balance.
  • gas for example natural gas
  • a preferred embodiment is that current threads emerging in the cooling zone are heated with environmentally harmful constituents and at a low temperature just above the material bed by adding fuel.
  • Current filaments emerging in the cooling zone can contain environmentally harmful constituents if cooling gases which already contain such constituents are used, or if a second material layer is applied to the fired hot material bed in the cooling zone, from which such constituents are volatilized if they are is flowed through and heated by the cooling gases heated in the hot lower layer.
  • the filaments are heated to a temperature at which the environmentally harmful substances are converted into harmless form. The early heating ensures that the conversion is largely carried out. Heating preferably takes place only in the filaments with a low outlet temperature, e.g. below 600 ° C. Any further heating required for the thermal treatment zone can take place shortly before the current filament enters the bed.
  • a preferred embodiment consists in that the continuous gas hood is arranged over the entire treatment length of the traveling grate and at least some of the current threads are led from the last part of the cooling zone into the drying zone without additional heating, the coldest current thread coming from the rearmost part of the cooling zone the first part of the drying zone is passed, and current threads are introduced into the subsequent parts of the drying zone with increasing temperature.
  • the continuous gas hood is arranged both above the first and the second cooling zone and also includes the drying zone as a thermal treatment zone. The gas flow is carried out in such a way that the last stream of filament obtained at the end of the second cooling zone the lowest temperature under the ceiling of the G ashaube first current thread in the beginning of the drying zone through without heating is.
  • substitution gas is introduced from the outside into the filament before entering the material bed in the thermal treatment zone, and the volume of the product gas entering the material bed in the thermal treatment zone by regulating the volume of the in the Cooling zone introduced cooling gases is set to the predetermined setpoint.
  • Flue gases, reducing gases, air, oxygen-enriched gases, pure oxygen or mixtures can be used as substitution gas.
  • the substitution gases can originate from our own process or consist of extraneous gas.
  • the substitution gas is injected from the sides of the gas hood into the corresponding current filaments. Individual current threads can be partially substituted by mixing, or they can also be replaced entirely by the substitution gas.
  • substitution gas means that the inlet gas volume required per m 2 and hour in the thermal treatment zone is not completely covered by the heated cooling gas coming from the cooling zone, but that a part is introduced by the substitution gas, ie the volume of the cooling gas becomes reduced by the volume of the substitution gas.
  • substitution gas is a reaction gas and eak- of chemical R functions takes part that cause a change in the gas volume, this volume change is taken into account in determining the amount of the introduced cooling gas volume, so that the volume of the entering into the material bed volume of the product Gas always corresponds to the target value of the desired gas volume.
  • the R EGE development of the injected volume of cooling gas is preferably carried out in such a way that the pressure is measured in the gas hood over the thermal treatment zone and konsantbone by regulating the cooling gas blower, that is, as much cooling gas supplied so that the extracted amount of gas constant at the Setpoint is maintained.
  • substitution gas makes it possible to influence and control chemical processes at certain points during the thermal treatment of the material.
  • the oxidation of the magnetite to hematite or the combustion of the carbon in the region of low temperatures of the pellet bed can be delayed or prevented and accelerated in the higher temperature range.
  • the release of the heat of oxidation from a lower temperature level - at which sufficient process exhaust gases are available for heating the bed - can be postponed to a higher temperature level where foreign fuel would otherwise be required.
  • One embodiment consists in that takes place after the thermal treatment of the material a T eilkühlung, and reducing in a subsequent reduction zone gases are passed through the material bed.
  • the iron oxide-containing material in the form of pellets or briquettes is first hard-baked, then eilkühlung in the T on the R edutationstemperatur cooled and reduced in a subsequent reduction zone while passing reducing gases to sponge iron.
  • the sponge iron can then be hot charged into a melting unit.
  • the gas emerging from the reduction zone still contains reducing components. It can be recirculated to the gas generator for strengthening or used as fuel in the thermal treatment zone.
  • the reduction zone is equipped with its own gas hood when the sponge iron is thrown off hot.
  • the reducing gas can be passed down or up through the bed.
  • One embodiment is that after the reduction zone, the reduced material is cooled in a further cooling zone, a continuous gas hood is arranged over the entire traveling grate, exhaust gases from the thermal treatment zone and / or from the reduction zone as cooling gas in the further cooling zone upwards through the reduced material are passed, the current threads from the further cooling zone under the gas hood are passed as upper current threads into the thermal treatment zone, the reducing gases are introduced as substitution gases into the gas hood above the reduction zone and are passed down through the material bed. In some cases it is necessary to cool the sponge iron before dropping it, this cooling taking place under non-oxidizing conditions with respect to the sponge iron. This cooling takes place in one or more cooling zones which are connected to the reduction zone.
  • exhaust gases from the thermal treatment zone with low oxygen content can be passed upward through the bed as cooling gas.
  • the exhaust gases are previously cooled to the required cooling temperature in heat exchangers.
  • exhaust gases fall with a low oxygen content in the wind boxes in which are lower than current paths, where B racing material was burned for heating.
  • the oxygen content must be lowest in the first cooling zone. It can be a little higher in the following cooling stages.
  • the reducing gas is injected into the reduction zone just above the bed and distributed over the length of the reduction zone. The reducing gas acts as a substitution gas and replaces the filaments that would enter the reduction zone from the cooling zone without this gas. So there is no need for partitions.
  • Chemical reactions between adjacent current threads can be prevented by interposing narrow current threads as separating gas, the chemical composition of the separating gas, for example flue gas, being chosen accordingly.
  • the separation gas is expediently injected as a substitution gas just above the bed, but it can also be supplied below the grate wagon.
  • the exhaust gas from the reduction zone which has a low calorific value, can preferably be injected as a substitution gas into the filaments for the heating zone and at the beginning of the combustion zone and in mixtures with fresh reducing gas as a substitution gas with a higher calorific value into the electricity filaments which lead to the further combustion zone. If other gases are present, such as blast furnace gas, steel gas, coke gas, natural gas, these can be used instead of the exhaust gas from the reduction zone.
  • the temperature of the material bed in the reduction zone can be influenced by adjusting the ratio of CO to H 2 in the reducing gas and thus also the temperature of the bed with which it enters the cooling zone.
  • the reducing gas is expediently generated by gasification in a circulating fluidized bed with oxygen or oxygen-enriched air with simultaneous hot desulfurization.
  • Such as G has a high reduction potential and at a high combustion calorific value.
  • a preferred embodiment consists in that after the reduction zone the reduced material is cooled in a further cooling zone, solid carbonaceous material is applied to the surface of the material bed, exhaust gas from the reduction zone in the further cooling zone upwards through the bed of sponge iron and the like the hot carbon-containing layer located thereon is guided and thereby strengthened, and the current filaments with the strengthened gas as the reducing gas are passed into the reduction zone.
  • the solid carbonaceous material is preferably applied to the bed as a layer from the partial cooling zone. There the carbonaceous material is ignited by the cooling air, partially burned and heated up. The combustion gases heat up the corresponding current filaments for the combustion zone and, if appropriate, for the heating zone.
  • the exhaust gas from the reduction zone which contains a certain content of C0 2 and H 2 0 as a result of the reduction, is passed up through the bed in the cooling zone, being heated up and then flowing through the glowing layer of the carbon-containing material.
  • the C0 2 and H 2 0 content of the gas is converted back into CO and H 2 .
  • the strengthened gas is fed back into the reduction zone in the corresponding flow threads. There, it is first passed down through the layer of carbonaceous material, further strengthening it, and then passed through the bed as a reducing gas.
  • the added carbon-containing material can be present as a quiescent layer or as a fluidized bed or can be carried along by the gases. Carried particles are returned to the cooling zone with the bed until they are completely used up.
  • the figures represent schematic cross sections through the upper run of hiking grates with gas hoods above and wind boxes below the upper run. The subdivision of the wind boxes below the moving grate has been omitted for clarification.
  • Current threads 1 to 5 are shown under the continuous gas hood G.
  • At 6 the material is fed onto the upper run 7 and at 8 the material is dropped from the upper run 7.
  • the material is first dried in a pressure drying zone a with a separate gas hood 9 and then in a suction drying zone a 1 with a separate gas hood 10.
  • the material is then heated in heating zone b and burned in firing zone c.
  • Heating zone b and firing zone c represent the thermal treatment zone.
  • Current threads 1 to 4 emerge from first cooling zone d and flow into zones b and c.
  • fuel nozzles 11, 11a are arranged on both sides of the continuous gas hood G just above the entry into the bed.
  • the second cooling zone 1 d with separate gas hood 12 is effected, the cooling of the material on the A bschtemperatur.
  • a layer of solid material is placed on the bed at 13 at the beginning of the first cooling zone d, which layer is thermally treated by the emerging hot cooling gas.
  • the continuous gas hood is arranged over the entire length of the upper run 7 and includes the drying zone a, which thus also belongs to the thermal treatment zone.
  • the continuous gas hood G Under the continuous gas hood G, five flow threads 1 to 5 are shown, of which the flow thread 5 is passed from the last part of the cooling zone d into the drying zone a.
  • Fuel nozzles 11, 11a are arranged in the current threads 3 and 4.
  • the continuous gas hood G is also arranged over the entire length of the upper run 7, and five current threads 1 to 5 are shown under the gas hood.
  • a substitution gas 15a having a low oxygen content is injected through the nozzles 15.
  • a substitution gas having a high oxygen content is injected through the nozzles 16. Characterized the substitution gas 15a is delayed, for example, the oxidation of magnetite or the combustion of fuel in the bed in the inlet region and in the inlet region of the S ubstitutionsgases 16a, these reactions are accelerated in the region of higher temperature.
  • the substitution gases can also be supplied at other points 17 or 19 and 18 or 20, depending on whether a complete or partial substitution of current threads is intended.
  • the injection of the gas within hood G takes place at lower D ruckdiffe- limit to the environment than in the feed points 19 and 20th
  • FIG. 5 shows a combined thermal treatment with T a drying zone, heating zone, b, c burning zone and T eilkühlungs- zone depicted d. This is followed by the reduction zone e, the first further cooling zone f and the second further cooling zone g.
  • the nozzle 21 is short-reducing gas injected above the bed, drawn through the bed, cooled in heat exchanger 22 via line 23 and fuel nozzles in the S 2 tromfaden injected.
  • a separating gas is injected through the nozzles 24, which prevents a reaction between the flow thread 2 and the reducing gas. If necessary, at 25 or 25a, a separation gas can also be injected when the S tromfa- contains the 3 large amounts of oxygen.
  • solid fuel can be charged onto the bed, which serves to strengthen the gases in the stream 3 of reducing components.
  • the exhaust gas from the heating zone b is passed via the cooler 27 and line 28 into the first cooling zone f.
  • a fuel gas with a higher calorific value is injected into the flow thread 1 via fuel nozzles 11a.
  • the exhaust gas from the combustion zone c is passed via the cooler 29 and line 30 into the second further cooling zone g.
  • FIG. 5 A thermal treatment with subsequent reduction is also shown in FIG.
  • the reducing gas is circulated and always strengthened. This strengthening takes place in such a way that the exhaust gas from the reduction zone e is returned to the further cooling zone f after cooling in the heat exchanger 22 via line 31, heated in the bed of reduced material and then by a glowing layer of solid carbonaceous material on the bed is directed. C0 2 and H 2 0 contained in the recirculated exhaust gas are converted with C to CO and H 2 .
  • the strengthened gas flows as stream thread 4 into the reduction zone, is passed there again through a layer of solid carbon-containing material on the bed, is further strengthened and enters the bed as a reducing gas.
  • the solid carbonaceous material will charged onto the bed via the feed points 26a.
  • the carbon-containing material given up in the further cooling zone d is partially burned by the cooling air and heated in the process.
  • the hot combustion gases heat up the filaments 1 and 2.
  • a partial flow of the exhaust gas from the reduction zone is removed and can uel as fuel nozzles via line 23 in the B are directed.
  • Exhaust gas from the heating zone b and the combustion zone c can be passed as cooling gas via line 30a into the second further cooling zone g.
  • the advantages of the invention are that the heat and gas formation of the system is improved and thereby the energy consumption is reduced, and the construction and operating costs of the system and the environmental pollution caused by pollutants in the exhaust gases can be reduced.

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Abstract

Die thermische Behandlung erfolgt durch Hindurchleiten von heißen Gasen durch das Material-Bett, wobei heiße Gase in einer thermischen Behandlungszone (b,c) mit abwärts gerichteter Strömung der heißen Gase durch das Material-Bett geleitet werden, sauerstoffhaltige Kühlgase in einer Kühlzone (d) mit aufwärts gerichteter Strömung der Kühlgase durch das Material-Bett geleitet werden, und die aufgeheizten Kühlgase unter einer durchgehenden Gashaube (G) von der Kühlzone (d) in die thermische Behandlungszone (b,c) geleitet werden. Die Strömungsgeschwindigkeit der aufgeheizten Kühlgase unter der durchgehenden Gashaube (G) über dem Obertrum des Wanderrostes wird so hoch eingestellt, daß die Auftriebserscheinungen in vertikaler Richtung praktisch keinen Einfluß ausüben und dadurch parallele Stromfäden (1-4) mit unterschiedlichen Temperaturen unter der Gashaube (G) erzeugt werden, wird in einzelne Stromfäden Brennstoff eingebracht, (11, 11a) werden einzelne Stromfäden auf unterschiedlich höhere Temperaturen aufgeheizt und dann in der thermischen Behandlungszone (b,c) abwärts durch das Material-Bett geleitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigen oder agglomerierten Materialien auf einem Wanderrost durch Hindurchleiten von heißen Gasen durch das Material-Bett, wobei heiße Gase in einer thermischen Behand- lungszone mit abwärts gerichteter Strömung der heißen Gase durch das Material-Bett geleitet werden, sauerstoffhaltige Kühlgase in einer Kühlzone mit aufwärts gerichteter Strömung der Kühlgase durch das Material-Bett geleitet werden, und die aufgeheizten Kühlgase unter einer durchgehenden Gashaube von der Kühlzone in die thermische Behandlungszone geleitet werden.
  • Stückige, agglomerierte oder geformte Materialien beliebiger Gestalt, wie z.B. Kalkstein, Erzpellets, Schamotte, Abfallstoffe, werden in vielen Fällen auf Wanderrosten in der Weise thermisch behandelt, daß heiße Gase durch das Material-Bett auf dem Wanderrost geleitet werden, wodurch das Material auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt wird. Anschließend wird das Material-Bett unter Hindurchleiten von kalten Gasen gekühlt. Die erhitzten Kühlgase werde in die thermische Behandlungszone geleitet und als Primär- und/oder Sekundärgas für die Brenner benutzt. Die thermische Behandlungszone besteht im allgemeinen aus Trocknungszone, Aufheizzone und Brennzone, wobei diese Zonen noch unterteilt sein können. Auch die Kühlzone ist in den meisten Fällen unterteilt.
  • Aus der US-PS 3 172 754 ist es bekannt, beim Hartbrennen von Pellets über der ersten Kühlzone eine Gashaube anzuordnen, die in einen durchgehenden Kanal mündet, der sich über die Nachbrennzone, Brennzone und Aufheizzone erstreckt. Dieser Kanal ist durch öffnungen in der Deckenkonstruktion über diesen Zonen mit diesen Zonen verbunden. Die heißen Kühlgase strömen durch diese Öffnungen als Sekunsärluft und vermischen sich mit den Brenngasen, die aus den seitlich angeordneten Brennern in diese Zonen strömen. Der durchgehende Kanal ermöglicht zwar den Verzicht auf separate Gasleitungen, jedoch ist die Vermischung der Brenngase mit der Sekundärluft schlecht, wodurch die Temperaturverteilung und Sauerstoffverteilung in den Gasen und im Bett ebenfalls nachteilig beeinflußt wird.
  • Aus der US-PS 3 620 519 ist es bekannt, eine durchgehende Gas- haube über der ersten Kühlzone, der Brenn- und Aufheizzone anzuordnen. Uber der Nachbrennzone und einer Vorkühlzone ist innerhalb dieser Gashaube eine weitere, niedrigere Gashaube angeordnet, in die Kühlluft aufwärts durch das Bett geleitet wird und dann abwärts in der Nachbrennzone durch das Bett geleitet wird. Die in der ersten Kühlzone aufwärts in die durchgehende Gashaube strömende erwärmte Kühlluft wird durch seitlich angeordnete Brenner aufgeheizt, wobei die Kühlluft als Sekundärluft für die Brenner dient. Die Brenner sind über der ersten Kühlzone angeordnet oder im Durchgang über der weiteren niedrigeren Gashaube. Die erhitzten Gase strömen dann unter der Gashaube in die Brenn- und Aufheizzone und werden dort abwärts durch das Bett geleitet, wobei zwischen diesen Zonen eine teilweise Querwand angeordnet ist. Bei diesem Verfahren werden die gesamten Gase in der Kühlzone bereits auf die maximal erforderliche Temperatur aufgeheizt und müssen dann z.B. in der Aufheizzone durch Zugabe von kalter Luft auf die dort erforderliche Temperatur abgekühlt werden. Dadurch fällt in der Kühlzone das maximale Gasvolumen an, die durchgehende Gashaube muß einen entsprechend großen Querschnitt haben, die Wärmeverluste an den Wänden sind groß und über der Nachbrennzone muß eine Abdeckung in Form einer weiteren Gashaube angeordnet werden. Diese Abdeckung führt zur Staubablagerung und Ansatzbildung.
  • Aus der EP-PS 0 030 396 ist es bekannt, mindestens einen Teil des von außen in den Brennprozeß eingebrachten Brennsoffs in Form von festem Brennstoff auf die Oberfläche des Pellet-Bettes aufzugeben, wobei über der ersten Kühlzone, der Brennzone und der Aufheizzone eine durchgehende Gashaube angeordnet ist. Wenn die Beheizung nur durch Verbrennung des auf das Bett aufgegebenen festen Brennstoffs erfolgt, ist die Gashaube ohne Einbauten ausgeführt. Wenn nur ein Teil der erforderlichen wärme durch Verbrennung dieses festen Brennstoffs erfolgt, sind über der Aufheiz- und Brennzone Einbauten angeordnet, an deren Seitenwänden Brennkammern angeordnet sind, die über Kanäle mit der Gashaube verbunden sind. Durch die Kanäle wird den Brennkammern heiße Kühlluft als Sekundärluft zugeführt. Beide Ausführungen haben die Vorteile, daß die Gase bei der Verbrennung des festen Brennstoffs sehr gleichmäßig aufgeheizt werden und das Gasvolumen relativ gering gehalten wird. Bei der Verwendung von Brennern können diese mit geringerer Belastung gefahren werden, jedoch besteht dann noch ein gewisses Problem der Ascheablagerung in den Kanälen. In beiden Fällen können billige feste Brennstoffe verwendet werden und die Energiekosten werden entsprechend der aufgegebenen Menge an festem Brennstoff gesenkt. Jedoch liegt nicht in allen Fällen fester Brennstoff vor bzw. der wahlweise Einsatz von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen wird gewünscht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch bei der thermischen Behandlung beim Einsatz von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen zu senken und die Bau- und Betriebskosten der Anlage möglichst zu verringern.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Strömungsgeschwindigkeit der aufgeheizten Kühlgase unter der durchgehenden Gashaube über dem Obertrum des Wanderrostes so hoch eingestellt wird, daß die Auftriebserscheinungen in vertikaler Richtung praktisch keinen Einfluß ausüben und dadurch parallele Stromfäden mit unterschiedlichen Temperaturen unter der Gashaube erzeugt werden, in einzelne Stromfäden Brennstoff eingebracht wird, einzelne Stromfäden auf unterschiedlich höhere Temperaturen aufgeheizt werden und dann in der thermischen Behandlungszone abwärts durch das Material-Bett geleitet werden. Die thermische Behandlungszone" umfaßt immer die Brennzone, oder bei einer Unterteilung die Brennzonen, und die Aufheizzone. Die Trocknungszone kann außerhalb der durchgehenden Gashaube angeordnet sein, sie kann aber auch in die thermische Behandlungszone einbezogen und von der durchgehenden Gashaube überdeckt werden. Die durchgehende Gashaube besitzt keine Trennwände und wird vorzugsweise an den Stromlinienverlauf der Stromfäden näherungsweise angepaßt. Wenn die Trocknungszone nicht unter der durchgehenden Gashaube angeordnet ist, wird nur der erste Teil der Kühlzone unter der Gashaube angeordnet, so daß nur die heißesten Kühlgase von der durchgehenden Gashaube erfaßt werden. Wenn auch die Trocknungszone unter der durchgehenden Gashaube angeordnet ist, wird auch der zweite Teil der Kühlzone unter der Gashaube angeordnet. Als Kühlgas wird im allgemeinen Luft verwendet. Wenn andere Gase verwendet werden, müssen sie genügend Sauerstoff für die Verbrennung der Brennstoffe bereits enthalten oder ihr Sauerstoffgehalt muß angereichert werden. Unter .Stromfäden" sind Schichten der Gase unter der durchgehenden Gashaube zu verstehen, die übereinander und parallel zueinander strömen, und die sich über die Breite der Gashaube erstrecken. Sie beginnen beim Austritt aus dem Material-Bett in der Kühlzone und enden beim Eintritt in das Material-Bett in der thermischen Behandlungszone. Durch den Druck, mit dem die Kühlgase in die Kühlzone gedrückt werden, und den Unterdruck, mit dem die heißen Gase aus der thermischen Behandlungszone abgesaugt werden, wird die Strömungsgeschwindigkeit der Stromfäden unter der Gashaube so hoch eingestellt, daß die Auftriebserscheinungen unter der Gashaube in vertikaler Richtung praktisch keinen Einfluß auf das Strömungsverhalten ausüben. Die Auftriebserscheinungen werden hauptsächlich durch unterschiedliche Temperaturen der einzelnen Stromfäden verursacht. Der genaue geometrische Verlauf der Stromfäden kann durch Berechnungen und/oder Versuche an einem physikalischen Strömungsmodell ermittelt werden, wobei die Strömungsbedingungen des Gesamtsystems so gewählt werden, daß sich eine stabile und definiert geschichtete Strömung einstellt. Die Aufheizung einzelner Stromfäden erfolgt durch unterschiedliche Brenn- stoffeindüsung innerhalb der jeweiligen Begrenzungslinien des einzelnen Stromfadens. Die Begrenzungslinien und damit die Dicke des jeweiligen Stromfadens werden entsprechend den gewünschten Betriebsbedingungen gewählt. Jeder einzelne Stromfaden von unterschiedlicher Anfangstemperatur kann durch genau definierte Aufheizung auf unterschiedliche oder gleiche Endtemperatur, je nach gewünschten Betriebsbedingungen, definiert aufgeheizt werden.
  • In der thermischen Behandlungszone muß - je nach Verfahrensbedingungen - eine bestimmte Gasmenge pro m2 und Stunde in das Material-Bett eintreten. Diese Menge wird durch entsprechende Steuerung des Kühlgasgebläses in die Kühlzone eingebracht. Wenn durch die Verbrennung des eingebrachten Brennstoffs eine Änderung des Gasvolumens eintritt, muß das in die Kühlzone eingebrachte Gasvolumen entsprechend verändert werden.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit der aufgeheizten Kühlgase unter der durchgehenden Gashaube an der Ubergangsstelle von aufwärts gerichteter Strömung und abwärts gerichteter Strömung der Gase durch das Material-Bett auf dem Wanderrost über 3 m/sec liegt, vorzugsweise zwischen 10 bis 60 m/sec. Die Übergangsstelle von aufwärts gerichteter Strömung und abwärts gerichteter Strömung liegt an der Grenze zwischen Ende der thermischen Behandlungszone und Beginn der Kühlzone. Durch die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit auf diese Werte werden gut geschichtete und parallele Stromfäden erzeugt.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Aufhei- zung einzelner Stromfäden unter der durchgehenden Gashaube möglichst kurz vor dem Eintritt des jeweiligen Stromfadens in das Material-Bett erfolgt mit der Maßgabe, daß die beim Eintritt in das Bett zulässigen Temperaturunterschiede innerhalb des jeweiligen Stromfadens nicht überschritten werden. Der zulässige Temperaturunterschied innerhalb eines Stromfadens ist abhängig von den jeweiligen Verfahrensbedingungen an der Eintrittszone des Stromfadens in das Bett. So kann z.B. der zulässige Unterschied beim Hartbrennen von Pellets in der Aufheizzone größer sein, z.B. 20 bis 40 °C, während er in der Brennzone kleiner als z.B. 20 °C sein soll. Die Vergleichmäßigung der Gastemperatur innerhalb eines Stromfadens ist abhängig von den Impulsverhältnissen des eingedüsten Brennstoffs und des Stromfadens von der Zugabestelle bis zum Eintritt in das Bett. Daraus ergibt sich die zur Einhaltung der zulässigen Temperaturunterschiede notwendige Mischstrecke. Dadurch werden lange Verweilzeiten der aufgeheizten Gase auf hoher Temperatur vermieden, die zu erhöhter NOx-Bildung führen können. Gleichzeitig wird der bauliche Aufwand für die Brennmaschine verringert, da das durch die Aufheizung vergrößerte effektive Gasvolumen und die hohe Gastemperatur nur in einem kleinen Teil der Gashaube vorliegen.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Brennstoff für die Aufheizung der einzelnen Stromfäden ohne oder mit möglichst wenig Gas in die Stromfäden eingebracht wird. Wenn Gas, z.B. Erdgas, als Brennstoff eingebracht wird, ist meist kein weiteres Gas zur Impulserzeugung bei der Brennstoffeindüsung erforderlich. Wenn Öl oder feinkörniger fester Brennstoff eingebracht wird, wird der Brennstoff nur mit dem zur guten Verteilung notwendigen Impulsgas eingedüst, aber ohne Primär- oder Sekundärgas. Dieses Impulsgas wird im Bereich von 0,05 bis maximal 0,25 Masseneinheiten, bezogen auf den Brennstoff, gewählt. Dadurch wird eine sehr gute Wärmebilanz erzielt.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in der Kühlzone austretende Stromfäden mit umweltschädlichen Bestandteilen und niedriger Temperatur kurz oberhalb des Material-Bettes durch Zugabe von Brennstoff aufgeheizt werden. In der Kühlzone austretende Stromfäden können umweltschädliche Bestandteile enthalten, wenn Kühlgase verwendet werden, die bereits solche Bestandteile enthalten, oder wenn in der Kühlzone auf das gebrannte heiße Material-Bett eine zweite Material-Schicht aufgegeben wird, aus der solche Bestandteile verflüchtigt werden, wenn sie von den in der heißen Unterschicht aufgeheizten Kühlgasen durchströmt und aufgeheizt wird. Die Stromfäden werden auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die umweltschädlichen Stoffe in unschädliche Form umgewandelt werden. Durch die frühe Aufheizung wird sichergestellt, daß die Umwandlung weitgehendst erfolgt. Die Aufheizung erfolgt bevorzugt nur in den Stromfäden mit niedriger Austrittstemperatur, z.B. unterhalb 600 °C. Eine eventuell für die thermische Behandlungszone erforderliche weitere Aufheizung kann kurz vor dem Eintritt des Stromfadens in das Bett erfolgen.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die durchgehende Gashaube über der gesamten Behandlungslänge des Wanderrostes angeordnet ist und mindestens ein Teil der Stromfäden aus dem letzten Teil der Kühlzone ohne zusätzliche Aufheizung in die Trocknungszone geleitet wird, wobei der kälteste Stromfaden aus dem hintersten Teil der Kühlzone in den ersten Teil der Trocknungszone geleitet wird, und in die anschließenden Teile der Trocknungszone Stromfäden mit steigender Temperatur eingeleitet werden. Die durchgehende Gashaube ist sowohl über der ersten als auch der zweiten Kühlzone angeordnet und umfaßt auch die Trocknungszone als thermische Behandlungszone. Die Gasführung erfolgt in der Weise, daß der am Ende der zweiten Kühlzone anfallende letzte Stromfaden mit der niedrigsten Temperatur unter der Decke der Gashaube als erster Stromfaden in den Anfang der Trocknungszone ohne Aufheizung geleitet wird. Gegen die Laufrichtung des Wanderrostes folgende Stromfäden aus der zweiten Kühlzone haben steigende Temperaturen und werden ebenfalls ohne Aufheizung in die Trocknungszone geleitet. Die Trocknungszone wird also - in Laufrichtung gesehen - von Stromfäden mit steigender Tempera- tur beaufschlagt. Falls die Temperatur der aus der zweiten Kühlzone austretenden weiteren Stromfäden nicht mehr zur Erzielung der am Ende der Trocknungszone gewünschten Tempera- tur ausreicht, erfolgt eine Aufheizung durch Eindüsen von Brennstoff. Durch die steigende Temperatur der in die Trocknungszone eintretenden Stromfäden wird eine Uberfeuchtung des Material-Bettes in den unteren Schichten bei der Trocknung vermieden.
  • Eine Ausgestaltung besteht darin, daß in Stromfäden vor dem Eintritt in das Material-Bett in der thermischen Behandlungszone Substitutionsgas von außen eingebracht wird, und das Volumen des in der thermischen Behandlungszone in das Material-Bett eintretenden Produkt-Gases durch Regelung des Volumens der in die Kühlzone eingebrachten Kühlgase auf den vorgegebenen Sollwert eingestellt wird. Als Substitutionsgas können Rauchgase, reduzierende Gase, Luft, sauerstoffangereicherte Gase, reiner Sauerstoff oder Mischungen eingesetzt werden. Die Substitutionsgase können aus dem eigenen Verfahren stammen oder aus Fremdgas bestehen. Das Substitutionsgas wird von den Seiten der Gashaube her in die entsprechenden Stromfäden eingedüst. Dabei können einzelne Stromfäden durch Vermischung teilweise substituiert werden, oder sie können auch durch das Substitutionsgas ganz ersetzt werden. Der Ausdruck "Substitutionsgas" bedeutet, daß das pro m2 und Stunde in der thermischen Behandlungszone erforderliche Eintritts-Gasvolumen nicht vollständig von dem aus der Kühlzone kommenden erhitzten Kühlgas gedeckt wird, sondern daß ein Teil durch das Substitutionsgas eingebracht wird, d.h. das Volumen des Kühlgases wird um das Volumen des Substitutionsgases verringert. Wenn das Substitutionsgas ein Reaktionsgas ist und an chemischen Reak- tionen teilnimmt, die eine Änderung des Gasvolumens bewirken, wird diese Volumenänderung bei der Bemessung des eingeleiteten Kühlgas-Volumens berücksichtigt, so daß das Volumen des in das Material-Bett eintretenden Volumens des Produkt-Gases immer dem Sollwert des gewünschten Gasvolumens entspricht. Die Rege- lung des eingeblasenen Volumens an Kühlgas erfolgt vorzugsweise in der Weise, daß der Druck in der Gashaube über der thermischen Behandlungszone gemessen und durch Regelung des Kühlgasgebläses konsantgehalten wird, d.h. es wird so viel Kühlgas zugeführt, daß die abgesaugte Gasmenge konstant auf dem Sollwert gehalten wird.
  • Die Verwendung von Substitutionsgas ermöglicht eine Beeinflussung und Steuerung von chemischen Prozessen an bestimmten Stellen bei der thermischen Behandlung des Materials. So kann z.B. beim Hartbrennen von magnetitischen Pellets oder Pellets mit eingebundenem Kohlenstoff die Oxidation des Magnetits zu Hämatit oder die Verbrennung des Kohlenstoffs im Bereich niedriger Temperaturen des Pellet-Bettes verzögert oder verhindert werden und im höheren Temperaturbereich beschleunigt werden. Dadurch kann das Freisetzen der Oxidationswärme von einer niedrigeren Temperaturstufe - an der ausreichende Prozeß-Abgase zur Aufheizung des Bettes zur Verfügung stehen - auf eine höhere Temperaturstufe verschoben werden, wo sonst fremder Brennstoff erforderlich wäre.
  • Eine Ausgestaltung besteht darin, daß nach der thermischen Behandlung des Materials eine Teilkühlung erfolgt, und in einer anschließenden Reduktionszone reduzierende Gase durch das Material-Bett geleitet werden. Bei der Erzeugung von Eisenschwamm durch Direktreduktion von eisenoxidhaltign Materialien unterhalb des Schmelzpunktes der Materialien wird das eisenoxidhaltige Material in Form von Pellets oder Briketts zunächst hartgebrannt, dann in der Teilkühlung auf die Reduktionstemperatur abgekühlt und in einer anschließenden Reduktionszone unter Hindurchleiten von reduzierenden Gasen zu Eisenschwamm reduziert. Der Eisenschwamm kann dann heiß in ein Einschmelzaggregat chargiert werden. Das aus der Reduktionszone austretende Gas enthält noch reduzierende Bestandteile. Es kann zur Aufstärkung in den Gaserzeuger rezirkuliert werden oder als Brennstoff in die thermische Behandlungszone eingesetzt werden. Die Reduktionszone wird mit einer eigenen Gashaube ausgestattet, wenn der Eisenschwamm heiß abgeworfen wird. Das Reduktionsgas kann abwärts oder aufwärts durch das Bett geleitet werden.
  • Eine Ausgestaltung besteht darin, daß nach der Reduktionszone eine Kühlung des reduzierten Materials in einer weiteren Kühlzone erfolgt, über dem gesamten Wanderrost eine durchgehende Gashaube angeordnet ist, Abgase aus der thermischen Behandlungszone und/oder aus der Reduktionszone als Kühlgas in der weiteren Kühlzone aufwärts durch das reduzierte Material geleitet werden, die Stromfäden aus der weiteren Kühlzone unter der Gashaube als obere Stromfäden in die thermische Behandlungszone geleitet werden, die reduzierenden Gase als Substitutionsgase über der Reduktionszone in die Gashaube eingeleitet und abwärts durch das Material-Bett geleitet werden. In manchen Fällen ist es erforderlich, den Eisenschwamm vor dem Abwurf zu kühlen, wobei diese Kühlung unter nicht-oxidierenden Bedingungen in Bezug auf den Eisenschwamm erfolgt. Diese Kühlung erfolgt in einer oder mehreren Kühlzonen, die an die Reduktionszone angeschlossen sind.
  • Als Kühlgas können Abgase aus der thermischen Behandlungszone mit niedrigem Sauerstoffgehalt, Abgase aus der Reduktionszone oder deren Gemische aufwärts durch das Bett geleitet werden. Die Abgase werden vorher in Wärmeaustauschern auf die erforderliche Kühltemperatur abgekühlt. In der thermischen Behandlungszone fallen Abgase mit niedrigem Sauerstoffgehalt in den Windkästen an, die unter Stromfäden liegen, in denen Brenn- stoff zur Aufheizung verbrannt wurde. In der ersten Kühlzone muß der Sauerstoffgehalt am niedrigsten sein. In den folgenden Kühlstufen kann er etwas höher sein. Das Reduktionsgas wird in der Reduktionszone kurz oberhalb des Bettes und über die Länge der Reduktionszone verteilt eingedüst. Das Reduktionsgas wirkt als Substitutionsgas und ersetzt die Stromfäden, die ohne dieses Gas von der Kühlzone in die Reduktionszone eintreten würden. Es sind also keine Trennwände erforderlich. Chemische Reaktionen zwischen benachbarten Stromfäden können durch zwischengeschaltete schmale Stromfäden als Trenngas verhindert werden, wobei die chemische Zusammensetzung des Trenngases, z.B. Rauchgas, entsprechend gewählt wird. Das Trenngas wird zweckmäßigerweise als Substitutionsgas kurz oberhalb des Bettes eingedüst, es kann jedoch auch unterhalb der Rostwagen zugeführt werden. Das Abgas der Reduktionszone, das einen niedrigen Heizwert hat, kann bevorzugt als Substitutionsgas in die Stromfäden zur Aufheizzone und zum Anfang der Brennzone eingedüst werden und in Mischungen mit frischem Reduktionsgas als Substitutionsgas mit höherem Heizwert in die Stromfäden, die zur weiteren Brennzone führen. Wenn andere Gase vorliegen, wie Hochofengas, Stahlgas, Koksgas, Erdgas, können diese anstelle des Abgases der Reduktionszone verwendet werden. Die Temperatur des Material-Bettes in der Reduktionszone kann durch Einstellung des Verhältnisses von CO zu H2 im Reduktionsgas beeinflußt werden und damit auch die Temperatur des Bettes, mit der es in die Kühlzone eintritt. Das Reduktionsgas wird zweckmäßigerweise durch Vergasung in einer zirkulierenden Wirbelschicht mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft unter gleichzeitiger Heißentschwefelung erzeugt. Ein solches Gas hat ein hohes Reduktionspotential und bei einer Verbrennung einen hohen Heizwert. Durch Aufgabe von festem kohlenstoffhaltigem Material auf die Oberfläche des Bettes am Anfang der Kühlzone können die austretenden Kühlgase in der glühenden Kohleschicht mit CO und H2 angereichert werden. Diese Stromfäden werden in die Aufheizzone und eventuell in den Anfang der Brennzone geleitet, wodurch dort eine Oxidation vermieden werden kann und außerdem ein Abgas anfällt, das sehr gut als Kühlgas in der ersten Kühlstufe verwendet werden kann.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß nach der Reduktionszone eine Kühlung des reduzierten Materials in einer weiteren Kühlzone erfolgt, festes kohlenstoffhaltiges Material auf die Oberfläche des Material-Bettes aufgegeben wird, Abgas aus der Reduktionszone in der weiteren Kühlzone aufwärts durch das Bett aus Eisenschwamm und der darauf befindlichen heißen kohlenstoffhaltigen Schicht geleitet und dabei aufgestärkt wird, und die Stromfäden mit dem aufgestärkten Gas als Reduktionsgas in die Reduktionszone geleitet werden. Das feste kohlenstoffhaltige Material wird vorzugsweise ab der Teilkühlzone als Schicht auf das Bett aufgegeben. Dort wird das kohlenstoffhaltige Material durch die Kühlluft entzündet, teilweise verbrannt und dabei aufgeheizt. Die Verbrennungsgase heizen die entsprechenden Stromfäden für die Brennzone und gegebenenfalls für die Aufheizzone auf. Das Abgas aus der Reduktionszone, das durch die Reduktion einen bestimmten Gehalt an C02 und H20 enthält, wird aufwärts durch das Bett in der Kühlzone geleitet, dabei aufgeheizt und strömt dann durch die glühende Schicht des kohlenstoffhaltigen Materials. Dabei wird der C02- und H20-Gehalt des Gases wieder in CO und H2 umgesetzt. Das aufgestärkte Gas wird in den entsprechenden Stromfäden in die Reduktionszone zurückgeleitet. Dort wird es abwärts zunächst durch die Schicht des kohlenstoffhaltigen Materials geleitet, wobei es weiter aufgestärkt wird, und dann als Reduktionsgas durch das Bett geleitet. Das zugegebene kohlenstoffhaltige Material kann - in Abhängigkeit von der Korngröße - als ruhende Schicht oder als Wirbelschicht vorliegen oder von den Gasen mitgeführt werden. Mitgeführte Partikel gelangen mit dem Bett wieder in die Kühlzone, bis sie vollständig verbraucht sind. Wenn in den Kreislauf des Reduktionsgases Falschluft eintritt, wird ein Teilstrom ausgeschleust und so eine Anreicherung mit N2 vermieden. Die abgezogene Menge wird dann durch frisches Reduktionsgas ersetzt. Wenn der Eisenschwamm kalt abgeworfen werden soll, erfolgt eine weitere Kühlung. Dazu können dann Abgase aus der Brenn- und/oder Aufheizzone verwendet werden. Mit Fallen der Temperatur des Eisenschwamms können die Kühlgase auch steigende Mengen an Sauerstoff enthalten. Restlicher fester Kohlenstoff auf dem Bett wird dabei verbraucht. Beim Anfahren des Wanderrosts wird in die Reduktionszone frisches Reduktionsgas von außen als Substitutionsgas eingeleitet.
  • Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.
  • Die Figuren stellen schematische Querschnitte durch aas Obertrum von Wanderrosten mit Gashauben über und Windkästen unter dem Obertrum dar. Die Unterteilung der Windkästen unterhalb des Wanderrostes wurde zur Verdeutlichung weggelassen. Unter der durchgehenden Gashaube G sind Stromfäden 1 bis 5 dargestellt. Bei 6 erfolgt die Aufgabe des Materials auf das Obertrum 7 und bei 8 der Abwurf des Materials vom Obertrum 7.
  • In der Figur 1 wird das Material zunächst in einer DruckTrocknungszone a mit separater Gashaube 9 und dann in einer Saug-Trocknungszone a1 mit separater Gashaube 10 getrocknet. Anschließend wird das Material in der Aufheizzone b aufgeheizt und in der Brennzone c gebrannt. Aufheizzone b und Brennzone c stellen die thermische Behandlungszone dar. Aus der ersten Kühlzone d treten die Stromfäden 1 bis 4 aus und strömen in die Zonen b und c. In den Stromfäden 2 und 3 sind kurz oberhalb des Eintrittes in das Bett Brennstoffdüsen 11, lla in beiden Seiten der durchgehenden Gashaube G angeordnet. In der zweiten Kühlzone d1 mit separater Gashaube 12 erfolgt die Kühlung des Materials auf die Abwurftemperatur.
  • In der Figur 2 wird bei 13 auf das Bett am Anfang der ersten Kühlzone d eine Schicht aus festem Material aufgegeben, welche durch das austretende heiße Kühlgas thermisch behandelt wird.
  • Aus diesem Material treten Gase mit umweltschädlichen Bestandteilen aus. In den Stromfäden 2 und 3 ist die Temperatur so hoch, daß diese umweltschädlichen Bestandteile in unschädliche Verbindungen umgesetzt werden. In Stromfaden 4 wird die dazu erforderliche Austrittstemperatur nicht mehr erreicht. Deshalb wird über die Brennstoffdüsen 14 Brennstoff eingedüst und die Gastemperatur auf die zur Umsetzung erforderliche Temperatur angehoben. Die Brennstoffdüsen 11, lla zur Erzielung der für die thermische Behandlung des Materials erforderlichen Temperatur sind in den Stromfäden 3 und 4 angeordnet.
  • In Figur 3 ist die durchgehende Gashaube über die gesamte Länge des Obertrums 7 angeordnet und umfaßt die Trocknungszone a, die damit ebenfalls zur thermischen Behandlungszone gehört. Unter der durchgehenden Gashaube G sind fünf Stromfäden 1 bis 5 dargestellt, von denen der Stromfaden 5 vom letzten Teil der Kühlzone d in die Trocknungszone a geleitet wird. In den Stromfäden 3 und 4 sind Brennstoffdüsen 11, lla angeordnet.
  • In Figur 4 ist die durchgehende Gashaube G ebenfalls über die gesamte Länge des Obertrums 7 angeordnet, und fünf Stromfäden 1 bis 5 sind unter der Gashaube dargestellt. Durch die Düsen 15 wird ein Substitutionsgas 15a eingedüst, das einen niedrigen Sauerstoffgehalt hat. Durch die Düsen 16 wird ein Substitutionsgas eingedüst, das einen hohen Sauerstoffgehalt hat. Dadurch wird im Eintrittsbereich des Substitutionsgases 15a z.B. die oxidation von Magnetit oder die Verbrennung von Brennstoff im Bett verzögert und im Eintrittsbereich des Substitutionsgases 16a werden diese Reaktionen im Bereich höherer Temperatur beschleunigt. Die Substitutionsgase können auch an anderen Stellen 17 oder 19 und 18 oder 20 zugeführt werden, je nachdem, ob eine vollständige oder teilweise Substitution von Stromfäden beabsichtigt ist. Die Eindüsung innerhalb der Gashaube G erfolgt bei niedrigeren Druckdiffe- renzen zur Umgebung als bei den Zufuhrstellen 19 und 20.
  • In Figur 5 ist eine kombinierte thermische Behandlung mit Trocknungszone a, Aufheizzone b, Brennzone c und Teilkühlungs- zone d dargestellt. Anschließend folgen die Reduktionszone e, die erste weitere Kühlzone f und die zweite weitere Kühlzone g. Durch die Düsen 21 wird Reduktionsgas kurz oberhalb des Bettes eingedüst, durch das Bett gesaugt, in Wärmeaustauscher 22 abgekühlt, über Leitung 23 und Brennstoffdüsen in den Stromfaden 2 eingedüst. Durch die Düsen 24 wird ein Trenngas eingedüst, das eine Reaktion zwischen dem Stromfaden 2 und dem Reduktionsgas verhindert. Falls erforderlich, kann bei 25 oder 25a ebenfalls ein Trenngas eingedüst werden, wenn der Stromfa- den 3 größere Mengen an Sauerstoff enthält. Bei 26 kann fester Brennstoff auf das Bett chargiert werden, der zur Aufstärkung der Gase im Stromfaden 3 an reduzierenden Bestandteilen dient. Das Abgas aus der Aufheizzone b wird über den Kühler 27 und Leitung 28 in die erste Kühlzone f geleitet. In den Stromfaden 1 wird über Brennstoffdüsen lla ein Brenngas mit höherem Heizwert eingedüst. Das Abgas aus der Brennzone c wird über den Kühler 29 und Leitung 30 in die zweite weitere Kühlzone g geleitet.
  • In Figur 6 ist ebenfalls eine thermische Behandlung mit anschließender Reduktion dargestellt. Im Gegensatz zu Figur 5 wird das Reduktionsgas im Kreislauf geführt und immer wieaer aufgestärkt. Diese Aufstärkung erfolgt in der Weise, daß das Abgas aus der Reduktionszone e nach einer Kühlung im Wärmeaustauscher 22 über Leitung 31 in die weitere Kühlzone f zurückgeleitet wird, im Bett aus reduziertem Material aufgeheizt und dann durch eine glühende Schicht aus festem kohlenstoffhaltigem Material auf dem Bett geleitet wird. Dabei wird im rückgeführten Abgas enthaltenes C02 und H20 mit C zu CO und H2 umgesetzt. Das aufgestärkte Gas strömt als Stromfaden 4 in die Reduktionszone, wird dort nochmals durch eine auf dem Bett befindliche Schicht aus festem kohlenstoffhaltigem Material geleitet, dabei weiter aufgestärkt und tritt in das Bett als Reduktionsgas ein. Das feste kohlenstoffhaltige Material wird über die Aufgabestellen 26a auf das Bett chargiert. Das in der weiteren Kühlzone d aufgegebene kohlenstoffhaltige Material wird von der Kühlluft teilweise verbrannt und dabei aufgeheizt. Die heißen Verbrennungsgase heizen dabei die Stromfäden 1 und 2 auf. Ein Teilstrom des Abgases aus der Reduktionszone wird abgeführt und kann als Brennstoff über Leitung 23 in die Brennstoffdüsen 11 geleitet werden. Abgas aus der Aufheizzone b und Brennzone c kann als Kühlgas über Leitung 30a in die zweite weitere Kühlzone g geleitet werden.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Wärme- und Gasbildung des Systems verbessert und dadurch der Energieverbrauch gesenkt wird, und die Bau- und Betriebskosten der Anlage sowie die Umweltbelästigung durch Schadstoffe in den Abgasen verringert werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von stückigen oder agglomerierten Materialien auf einem Wanderrost durch Hindurchleiten von heißen Gasen durch das Material-Bett, wobei heiße Gase in einer thermischen Behandlungszone mit abwärts gerichteter Strömung der heißen Gase durch das Material-Bett geleitet werden, sauerstoffhaltige Kühlgase in einer Kühlzone mit aufwärts gerichteter Strömung der Kühlgase durch das Material-Bett geleitet werden, und die aufgeheizten Kühlgase unter einer durchgehenden Gashaube von der Kühlzone in die thermische Behandlungszone geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der aufgeheizten Kühlgase unter der durchgehenden Gashaube über dem Obertrum des Wanderrostes so hoch eingestellt wird, daß die Auftriebserscheinungen in vertikaler Richtung praktisch keinen Einfluß ausüben und dadurch parallele Stromfäden mit unterschiedlichen Temperaturen unter der Gashaube erzeugt werden, in einzelne Stromfäden Brennstoff eingebracht wird, einzelne Stromfäden auf unterschiedlich höhere Temperaturen aufgeheizt werden und dann in der thermischen Behandlungszone abwärts durch das Material-Bett geleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der aufgeheizten Kühlgase unter der durchgehenden Gashaube an der Ubergangsstelle von aufwärts gerichteter Strömung und abwärts gerichteter Strömung der Gase durch das Material-Bett auf dem Wanderrost über 3 m/sec liegt, vorzugsweise zwischen 10 bis 60 m/sec.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung einzelner Stromfäden unter der durchgehenden Gashaube möglichst kurz vor dem Eintritt des jeweiligen Stromfadens in das Material-Bett erfolgt mit der Maßgabe, daß die beim Eintritt in das Bett zulässigen Temperaturunterschiede innerhalb des jeweiligen Stromfadens nicht überschritten werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff für die Aufheizung der einzelnen Stromfäden ohne oder mit möglichst wenig Gas in die Stromfäden eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlzone austretende Stromfäden mit umweltschädlichen Bestandteilen und niedriger Temperatur kurz oberhalb des Material-Bettes durch Zugabe von Brennstoff aufgeheizt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Gashaube über der gesamten Behandlungslänge des Wanderrostes angeordnet ist und mindestens ein Teil der Stromfäden aus dem letzten Teil der Kühlzone ohne zusätzliche Aufheizung in die Trocknungszone geleitet wird, wobei der kälteste Stromfaden aus dem hintersten Teil der Kühlzone in den ersten Teil der Trocknungszone geleitet wird, und in die anschließenden Teile der Trocknungszone Stromfäden mit steigender Temperatur eingeleitet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Stromfäden vor dem Eintritt in das Material-Bett in der thermischen Behandlunszone Substitutionsgas von außen eingebracht wird, und das Volumen des in der thermischen Behandlungszone in das Material-Bett eintretenden Produkt-Gases durch Regelung des Volumens der in die Kühlzone eingebrachten Kühlgase auf den vorgegebenen Sollwert eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der thermischen Behandlung des Materials eine Teilkühlung erfolgt, und in einer anschließenden Reduktionszone reduzierende Gase durch das Material-Bett geleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Reduktionszone eine Kühlung des reduzierten Materials in einer weiteren Kühlzone erfolgt, über dem gesamten Wanderrost eine durchgehende Gashaube angeordnet ist, Abgase aus der thermischen Behandlungszone und/oder aus der Reduktionszone als Kühlgas in der weiteren Kühlzone aufwärts durch das reduzierte Material geleitet werden, die Stromfäden aus der weiteren Kühlzone unter der Gashaube als obere Stromfäden in die thermische Behandlungszone geleitet werden, die reduzierenden Gase als Substitutionsgase über der Reduktionszone in die Gashaube eingeleitet und abwärts durch das Material-Bett geleitet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Reduktionszone eine Kühlung des reduzierten Materials in einer weiteren Kühlzone erfolgt, festes kohlenstoffhaltiges Material auf die Oberfläche des Material-Bettes aufgegeben wird, Abgas aus der Reduktionszone in der weiteren Kühlzone aufwärts durch das Bett aus Eisenschwamm und der darauf befindlichen heißen kohlenstoffhaltigen Schicht geleitet und dabei aufgestärkt wird, und die Stromfäden mit dem aufgestärkten Gas als Reduktionsgas in die Reduktionszone geleitet werden.
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