EP0754247B1 - Verfahren und anordnung zum wärmebehandeln eines behandlungsgutes - Google Patents
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- C22B1/16—Sintering; Agglomerating
- C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates
Definitions
- the invention relates to a method for heat treating a pourable treatment goods, especially for sintering metallic materials according to the preamble of the claim 1.
- the invention further relates to an arrangement according to the preamble of claim 12.
- Fig. A in the as a treatment plant, a conventional sintering plant with the the first additional units is shown schematically.
- Fig. A The arrangement shown in Fig. A consists essentially from a sintering plant 1 with one on the inlet side End arranged ignition furnace 3, a sintered bed transport device 5, which is an endless passed through the sintering plant Sinter belt 7, a sinter mixture feed device 9 and an exhaust gas extraction device 11, with the Help also the one that runs from top to bottom through the sintered bed Pressure drop is built up for the sintering process.
- the sinter mixture consists of the one described with reference to FIG known sintering process from ores, aggregates, Fuels, especially coke breeze, quicklime and return goods the sintering process itself.
- a mixing and rolling drum 13 ensures an intimate mixture of granular or pourable Mix components as well as a uniform grain size and shape of the sintered material.
- the feed device 9 is made up of the mixing and Rolling drum 13 loads and pours the sinter mixture in a substantially uniform layer thickness on the grate of the Sinter belt 7. With the help of an upstream feed device 15 is a finished sintered layer in this known system abandoned as a rust coating on the sintered belt 7, the between the actual sinter bed, i.e.
- the sintered mixture layer and the grate is arranged and in the manner of a temperature barrier the grate from excessive temperature loads and Protects stress.
- the finished sintered layer remains of the subsequent sintering process in the sintering plant 1 untouched and disrupts the post-processing steps in a crusher 17, in a sinter cooler 19 and in a cold sieve station 21 until the usable finished sinter is obtained at the issuing point 23 not.
- the associated conventional sintering process is as follows From: The sintering belt 7 is first a suitable layer of rust evenly abandoned via the feeder 15. The sinter mixture is placed on the grate in a predetermined Layer thickness over the full width of the bed as evenly as possible heaped up. From the sinter mix feed point the sintering belt 7 moves below the feeding device 9 left to the sinter plant. The sinter bed is from the igniter 3 on the first page facing this when entering the sinter plant 1 ignited. Through the trigger 11 below the bed is in the entire sintering plant 1 in the sintering bed built up a pressure drop through which combustion air introduced into the firing sinter mixture and exhaust gases on the second sintered bed side (bottom) can be removed.
- a firing zone forms in the sintered bed, which progresses of the sinter bed in the sinter plant from right to on the left in the sintered bed moves from top to bottom, the sintered material is sintered through in this zone and for caking is coming.
- the course and training of the burning or Sintering zone over the depth of the sintering bed is over the length of the sintered strip in the interior of the sintering plant 1 from FIG. B removable. In this example, the bed depth is 500 mm. How B can be seen from FIG.
- the invention is therefore based on the object Generated heat treatment process of the generic type Pollutants as far as possible and with a comparatively low level To remove capital expenditure, preferably under Reduction of the exhaust gas volume to be cleaned.
- the invention is based on Recognition that the conventional sintering process described by its nature numerous exhaust gas cleaning systems favorable properties and phases inherent in the previous could not be used appropriately. This is only possible according to the invention, namely procedurally with the features of the claim 1 and in line with the Features of claim 12.
- the invention starts from those with extremely high investment costs polluted exhaust gas purification measures on the secondary side for very large gas volumes. It binds in all alternatives Exhaust gas purification solutions are essentially one in the primary Sintering process.
- the invention proceeds from the consideration from that in the known type of heat treatment a strong adsorbing filter layer is connected downstream of the combustion zone, as long as the burning zone is not yet on the side of the flame opposite exhaust side has broken through. The cleaning effect this "natural" adsorption layer is at used the invention. Before the cleaning effect by burning of carbonaceous (adsorbable) fuel disappears and the burning zone penetrates to the other side, in the first solution according to the invention The pressure drop reverses and a counterburn occurs.
- the in the end of the process exiting the treatment bed Exhaust gases collected and together with those required for heat treatment Gases in the initial and / or middle phase of the Process passed through the treatment bed.
- the exhaust gases can distributed over a large area over the treatment bed and be guided through it.
- the pollutants have to not be focused on the area of the igniter, but can work together with combustion air in lower Concentration can be supplied.
- the contained in the exhaust gases Pollutants, such as dioxins and furans, are in turn under the influence of the high temperature during the passage of the gas mixture destroyed by the burning zone. Even with this alternative process the cleaning effect is behind the burning zone formed "natural" adsorption layer used. It is only low technical conversion measures to implement the process required, so that the costs incurred are comparatively are low.
- the cleaning of the exhaust gases can therefore affect one limit accordingly short section of the treatment area, in which the pollutant concentration and exhaust gas temperature are maximum. In this way, cleaning systems are sufficient small capacity to a whole treatment plant with very operate lower pollutant emissions.
- the shift in pollutant concentration profiles will by enriching the treatment bed with pollutant adsorbing Means reached that the pollutants to the last Retain the section of the treatment area (e.g. the sintering machine).
- agents with improved adsorption properties can be used.
- a bigger specific Surface of the individual adsorbent particles can for example, to the desired shift in the pollutant concentration profiles to lead.
- the pollutant adsorbing agents are advantageous mixed with the material to be treated and then poured onto the grate, before they are introduced into the treatment area. So it succeeds almost without additional technical effort, that Pollutant-absorbing agents evenly in the treatment bed to distribute.
- the Pollutant adsorbent in the lower area of the treatment bed in a higher concentration than in the upper range of the treatment bed.
- Different concentration ratios between pollutant adsorbents and material to be treated can be produced during mixing.
- concentration of the pollutant adsorbing Using the top down in the treatment bed gradually increase. Instead, you can use two or more layers provided with different concentration ratios become.
- a preferred embodiment is characterized in that the collected exhaust gases are catalytically cleaned using their high temperature. Effective catalytic cleaning is only possible at temperatures above 300 ° C. The superposition of the pollutant concentration maxima with the temperature maximum achieves the high temperature required for catalytic cleaning in most heat treatment processes. No additional thermal energy has to be added; instead, the heat energy released in the heat treatment process is collected and sufficient as a heat supplier. It is also advantageous that the heat is not released into the environment as waste heat.
- Various types of pollutants can be removed from the exhaust gas by catalytic cleaning; For example, organochlorine substances such as dioxins and furans can be reduced using suitable reduction catalysts. Nitrogen oxides can also be easily reduced at these temperatures. Catalytic oxidation is possible, for example, for pollutants such as SO 2 . SO 2 becomes SO 3 by oxidation.
- the pollutant adsorbing agents and their concentrations be chosen in the treatment bed so that the concentration profiles of the pollutants generated in the treatment process and in particular their maxima among themselves in the end section overlap the treatment area.
- concentration profiles of different pollutants can be overlapped with each other and ever the steeper the concentration peaks, the lower that becomes partial volume of the exhaust gas to be cleaned and the more effectively it works the inventive method.
- the exhaust gas after the catalytic cleaning washed with adsorbent and water become.
- the water introduced reduces the exhaust gas temperature to such an extent that for example, crystallize salts and chlorides.
- the quality of the exhaust gas can be further improved Spray dryer or in addition to this an activated coke system be used.
- the exhaust gas after cleaning Adsorbent and water subjected to particle separation are advantageousously, the exhaust gas after cleaning Adsorbent and water subjected to particle separation.
- Part of the solids that result from particle separation can be recycled and used again as an adsorbent Cleaning can be used. Because the adsorbent-containing Solids their capacity to absorb pollutants at their first Not being able to fully utilize the passage through the exhaust gas, succeeds through the return, the adsorbent to load up to its capacity limit with pollutants and to keep the operating costs low.
- carbonaceous, pourable material e.g. Coke breeze and / or activated coke used.
- This material is inexpensive to acquire.
- coke breeze ignites and releases the heat of combustion released as additional heat to the treatment bed. It no disturbing foreign substances remain in the treatment bed back.
- the method according to the invention is preferred during sintering metallic materials used.
- FIG. 1 differs from the conventional sintering arrangement in Fig. A on the one hand by a second ignition furnace 4, the arranged near the outlet end of the sintering plant 1 is and the sinter bed ignites from the bottom, and on the other hand by a device for generating a pressure gradient in the opposite direction, i.e. from the bottom of the bed to the top of the bed.
- This pressure drop generating device has one Exhaust hood 6 and one arranged in a return line 8 Suction pump 10 on.
- the exhaust gas discharged via the hood 6 can be via a suitable filter 12 are dedusted.
- a mixer 14 the exhaust gas with that in the front or middle area of the sintering plant 1 required combustion air mixed and together with the combustion air through the hood 16 from top to bottom passed through the sinter bed.
- the organochlorine substances destroyed reliably enough.
- Pass behind the burning zone those returned or newly created during sintering Exhausts the sintered mixture in which the high carbon Fuel usually in the form of finely divided coke breeze is included. This fuel acts as an adsorbent, in which a substantial part of the pollutants, similar as with conventional secondary cleaning of exhaust gases in activated coke reactors, is adsorbed.
- the adsorbent can in the lower layers of the sintered bed in higher concentration than in the upper layers.
- the adsorbent and the sintered mixture can also be applied to the belt one after the other be applied.
- Such an adsorbent layer can also in addition to enriching the material to be treated adsorbent material can be used.
- the adsorbent itself can be an aggregate and / or one used in conventional sintering processes Be a mixture of substances, its pollutant-absorbing properties are improved in the sense of the invention. It is important that that Concentration profile of the pollutants in adaptation to the exhaust gas temperature profile is moved. This is illustrated in FIG. 2 explained in more detail below.
- the sintering process begins below the ignition furnace 3.
- the Sinter belt 7 moves in the conveying direction, that is in FIG. 2 to the right. Simultaneously with the funding movement of the Sinter bed moves through the sinter zone daily from top to bottom the sinter bed.
- FIG. 2A shows a diagram of the exhaust gas temperatures, plotted against the sintering belt length.
- the solid line represents the curve for a conventional sintering process and the dashed Line the curve for the method according to the invention This also applies to diagrams B-D.
- the course of the exhaust gas temperature shows in the rear section of the sintering area a strong maximum, both in the known and in the method according to the invention. The temperature curve will practically not affected by the invention.
- FIG. 2B shows the diagram of the concentrations of SO 2 in the exhaust gas, plotted against the sintering band length.
- solid line the SO 2 concentration in the exhaust gas increases just behind the center of the sintering system.
- the SO 2 peak is very wide.
- the exhaust gas concentration of the SO 2 is constantly significantly lower in the front and middle sections and only increases significantly later with a relatively steep flank. The peak is shifted backwards and considerably narrower.
- the exhaust gas concentrations of polychlorinated dibenzodioxins and dibenzofurans are plotted against the sintering band length in FIG. 2C.
- concentration of organochlorine substances increases in the middle of the sintering process.
- the peak is very broad.
- the exhaust gas loading with organochlorine substances in the front and middle sections is significantly reduced by the additional adsorption effect of the sintered bed and the maximum is shifted backwards to form a sharper peak.
- the exhaust gas concentrations of NO x are plotted against the sintering band length in FIG. 2D.
- the NO x concentration is constant almost over the entire length of the sintering belt. Only at the end of the band does the NO x concentration drop approximately linearly. As a result, cleaning of the entire exhaust gas volume was previously required to remove the NO x pollutants.
- the exhaust gas concentration of NO x in the process according to the invention is negligibly low in the front and middle sections and only rises to a peak in the rear section of the sintering belt.
- the procedure is for many heat treatment processes with similar advantages applicable, in particular also for roasting processes, for example for the heat treatment of metal sulfides, especially lead, zinc and nickel in an oxidizing atmosphere.
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Description
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Sinteranordnung zur Durchführung eines Sinterverfahrens nach der Erfindung;
- Fig. 2A
- ein Diagramm der Abgastemperatur, aufgetragen gegen die Länge des Sinterbandes;
- Fig. 2B
- ein Diagramm der Abgaskonzentration von SO2, aufgetragen gegen die Länge des Sinterbandes;
- Fig. 2C
- ein Diagramm der Abgaskonzentration von polychloridierten Dibenzodioxinen und polychlorierten Dibenzofuranen, aufgetragen gegen die Länge des Sinterbandes;
- Fig. 2E
- ein Diagramm der Abgaskonzentration von Stickstoffoxiden, aufgetragen gegen die Länge des Sinterbandes.
Claims (21)
- Verfahren zum Wärmebehandeln eines schüttfähigen Behandlungsgutes in einem Behandlungsbett, insbesondere zum Sintern metallischer Werkstoffe unter Beigabe stark kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, wobeidas Behandlungsgut in einer vorgegebenen Mindestschichtdicke auf einen beweglichen Rost geschüttet wird;der Rost mit dem Behandlungsbett durch einen Behandlungsbereich bewegt und das Behandlungsbett beim Eintritt in den Behandlungsbereich von einer ersten Seite aus gezündet wird;danach unter Sauerstoffzufuhr und eines Druckgefälles von der Zündseite durch das Behandlungsbett eine von der Zündseite ausgehende Brennzone in dem Behandlungsbett gebildet wird; unddie Brennzone im Verlauf des Weitertransports des Behandlungsgutes unter Einfluß des Druckgefälles in Richtung einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite des Behandlunggsbettes verlagert wird, um das Behandlungsgut sukzessive wärmezubehandeln, wobei aus dem Behandlungsbett austretende Abgase abgeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,daß für die Entfernung der Schadstoffe die Reinigungswirkung der hinter der Brennzone gebildeten natürlichen Adsorptionsschicht genutzt wird,
wobei ein Gegenbrennprozeß durch Zünden des Behandlungsgutes von der zweiten Seite des Behandlungsbetts aus eingeleitet wird, nachdem das Behandlungsbett um eine vorgegebene Strecke in der Behandlungsanlage weitertransportiert worden ist und die Brennzone eine bestimmte Eindringtiefe im Behandlungsbett erreicht hat, jedoch bevor die Brennzone bis zur zweiten Seite des Behandlungsbetts durchgebrochen ist; und
wobei das Behandlungsbett an der zweiten Zündstelle einem entgegengesetzten Druckgefälle ausgesetzt wird, so daß sich von der zweiten Seite her eine zweite Brennzone aufbaut, die soweit durch das Behandlungsbett getrieben wird, daß in ihr die von der ersten Brennzone noch nicht erfaßten Brennstoffpartikel verbrannt werden und das gesamte Behandlungsbett durchgesintert wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in wenigstens einer Phase des Behandlungsprozesses aus dem Behandlungsbett austretenden Abgase gesammelt und vorzugsweise zusammen mit den zum Zünden benötigten Gasen beim Zünden des Behandlungsbetts zugeführt werden, um Schadstoffe in der Zündzone und/oder beim Durchströmen des Behandlungsbetts unter Einfluß des Druckgefälles in der Brennzone zu zerstören und/oder in einer im Behandlungsbett gebildeten Adsorptionsschicht zu adsorbieren.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Endphase des Behandlungsprozesses aus dem Behandlungsbett austretenden Abgase gesammelt und zusammen mit den zum Wärmebehandeln benötigten Gasen in der anfänglichen und/oder mittleren Phase des Behandlungsprozesses durch das Behandlungsbett geleitet werden, um Schadstoffe in der Brennzone zu zerstören und/oder in einer im Behandlungsbett hinter der Brennzone gebildeten Adsorptionsschicht zu adsorbieren.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgut auf einer im wesentlichen inerten Sintermaterialschicht abgelegt und verteilt wird und auf dem Rost derart der Zündstelle zugeführt wird, daß die Zündung des Behandlungsgutes auf der der (inerten) Sintermaterialschicht abgewandeten Seite beginnt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsbett vor und/oder in dem Behandlungsbereich mit schadstoffadsorbierenden Mitteln angereichert wird und Schadstoffe unter Einfluß der schadstoffadsorbierenden Mittel derart im Behandlungsbett zurückgehalten werden, daß in wenigstens einer, vorzugsweise der letzten Phase des Behandlungsprozesses das Konzentrationsprofil wenigstens einer Schadstoffart an das Profil der Abgastemperatur angepaßt wird und insbesondere die zugehörigen Profilmaxima von Abgastemperatur und Schadstoffart(en) zur Überlappung gebracht werden und daß die in dieser Phase aus dem Behandlungsbett austretenden Abgase gesammelt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schadstoffadsorbierenden Mittel mit dem Behandlungsgut gemischt und danach auf den Rost geschüttet werden, bevor sie in den Behandlungsbereich eingeführt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schadstoffadsorbierenden Mittel im unteren Bereich des Behandlungsbettes in einer höheren Konzentration als im oberen Bereich des Behandlungsbettes vorliegen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesammelten Abgase unter Ausnutzung ihrer hohen Temperatur katalytisch gereinigt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in der letzten Phase aus dem Behandlungsbett austretenden Abgase einer Partikelabscheidung unterworfen werden, die vorzugsweise der katalytischen Reinigung vorgeschaltet ist.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas nach der katalytischen Reinigung mit Adsorptionsmittel und Wasser gereinigt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als schadstoffadsorbierendes Mittel kohlenstoffhaltiges, schüttfähiges Material z. B. Koksgruß und/oder Aktivkoks verwendet wird.
- Anordnung zum Wärmebehandeln von körnigem bzw. schüttfähigem Behandlungsgut, insbesondere zum Sintern metallischer Werkstoffe unter Beigabe stark kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, mit einer Behandlungsanlage (1), einer Behandlungsbett-Transportvorrichtung (5), die ein das Behandlungsbett auf einem Rost etwa horizontal durch die Behandlungsanlage bewegendes Band (7) aufweist, einer Vorrichtung (9) zur Aufgabe des Behandlungsgutes (24) auf den Rost vor dessen Eintrittsstelle in die Behandlungsanlage, einem im Bereich des Behandlungsanlagen-Einlasses angeordneten Zündofen (3) zum Zünden des Behandlungsbetts auf einer ersten Seite und einer auf der der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite des Behandlungsbetts wirksamen Abgas-Abzugseinrichtung (11),
dadurch gekennzeichnet,daß im auslaßseitigen Endabschnitt der Behandlungsanlage (1) ein zweiter Zündofen (4) angeordnet ist, der das Behandlungsbett auf dessen zweiter Seite zündet; unddaß im Bereich des zweiten Zündofens eine separate Differenzdruck-Erzeugungsanlage (6, 8, 10) wirksam ist, die ein Druckgefälle von der zweiten zur ersten Seite des Behandlungsbetts erzeugt. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß wenigstens im auslaßseitigen Endabschnitt der Behandlungsanlage eine gesonderte Abgas-Sammelvorrichtung angeordnet ist; unddaß eine Rückführleitung die gesonderte Abgas-Sammeleinrichtung mit dem Zündofen (3) verbindet, um wenigstens aus dem auslaßseitigen Endabschnitt der Behandlungsanlage abgezogenes Abgas in den Zündofen (3) zu leiten.
- Anordnung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet,daß im auslaßseitigen Endabschnitt der Behandlungsanlage eine gesonderte Abgas-Sammelvorrichtung angeordnet ist,daß eine Mischvorrichtung (14, 6) zur Zuführung der Verbrennungsluft für den einlaßseitigen und/oder mittleren Abschnitt der Behandlungsanlage (1) vorgesehen ist; unddaß die Mischvorrichtung mit der gesonderten Abgas-Sammelvorrichtung verbunden ist, um aus dem auslaßseitigen Endabschnitt der Behandlungsanlage abgezogenes Abgas verteilt durch das Behandlungsbett zurückzuführen.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Endabschnitt des Behandlungsbereiches eine Abgassammelvorrichtung angeordnet ist und über eine erste Abzugsleitung mit einem katalytischen Reinigungsreaktor gekoppelt ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgassammelvorrichtung ein erster Partikelabscheider, insbesondere ein Elektrofilter im Abgasstrom nachgeschaltet ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem katalytischen Reinigungsreaktor ein Adsorptionsmittelreaktor nachgeschaltet ist.
- Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adsorptionsmittelreaktor ein zweiter Partikelabscheider, insbesondere ein Gewebefilter nachgeschaltet ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom von der Abgassammelvorrichtung über den katalytischen Reinigungsreaktor zum Zündofen (3) im vorderen Abschnitt des Behandlungsbereiches zurückgeführt ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Abgassammelvorrichtung zum Sammeln der Abgase in den vorderen und mittleren Abschnitten des Behandlungsbereiches angeordnet ist und über eine zweite Abzugsleitung mit einem dritten Partikelabscheider, insbesondere einem Elektrofilter verbunden ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Elektrofilter die zweite Abzugsleitung mit der ersten Abzugsleitung verbunden ist.
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