EP0985122B1 - Charging device for a rotary hearth furnace - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotary hearth furnace with a charging device for the application of a new direct reduction process from iron ore.
- the production of sponge iron takes place in a direct reduction process by reducing iron oxide with solid or gaseous reducing agents.
- Carbon for example, serves as a solid reducing agent at higher temperatures reacts with oxygen around the reducing gas CO to build.
- Such a process can, for example, in a rotary hearth furnace be carried out, i.e. in an oven with a rotatable annular Oven bottom, which is covered with fireproof material on the top and surrounded by an enclosure.
- Burner At the top of the enclosure are Burner attached, which penetrate the housing and the inside of the Enclosure to the required reaction temperature of over 1000 ° C Warm up.
- the iron oxide is together with the reducing agent in a first place of the rotary hearth furnace applied to the rotary hearth and passes through the Rotation of the lathe in the interior of the housing, where it is due to the reacted at high temperatures with the reducing agent, after about one Rotation of the lathe as a directly reduced iron.
- Form Under which the iron is present depends on the type of process used from.
- the iron oxide is loaded into the Rotary hearth furnace pressed together with the reducing agent to pellets, which then be charged to the oven's rotary hearth. Internally The iron oxide inside the furnace reacts in a controlled atmosphere of the individual pellets with the carbon monoxide released from the carbon and is reduced to iron within the pellets.
- the sponge iron lies thus after the reduction in pellet form before, the pellets also the Residues of the reducing agent (ashes) and any impurities such as. Contain sulfur. After the reduction process is therefore a a further process step is necessary in which the directly reduced iron of the ashes and contaminants are separated.
- fine-grained iron oxide and fine-grained Reducing agents in separate layers on the rotary hearth of the Furnace charged. It is possible to only use one layer at a time Charging iron oxide and a layer with reducing agent or it can several layers of the individual materials alternately layered on top of each other become.
- Charging iron oxide and a layer with reducing agent or it can several layers of the individual materials alternately layered on top of each other become.
- the Carbon layers released carbon monoxide by the fine-grained Iron oxide layers penetrate and reduce them to iron.
- the reduced iron is therefore in pure form after the reduction process in one or more superimposed layers, the individual iron layers are separated from one another by layers of reducing agent residues and these layers of ash are in bulk.
- this method offers the advantage that the Sponge iron and the residues of the reducing agent slightly apart let separate.
- the basic requirement for an economic implementation this reduction method is that the charging device of Rotary hearth furnace is capable of optimal stratification of the metal oxide and To produce reducing agents on the rotary hearth.
- a task of the present The invention is therefore to provide a rotary hearth furnace, the charging device this requirement is largely met.
- Charging devices that have a single discharge hopper with an outlet slot and comprise a discharge roller upstream of the discharge slot already known from DE 2814494. They are in sinter plants with moving rust, to create a loose, even layer of a sinter mixture used on the traveling grate. The generation of superimposed Layers are not dealt with in DE 2814494.
- the charging device one discharge bunker per metal oxide or reducing agent layer, with a discharge slot, and one upstream of the discharge slot Discharge roller on.
- the outlet slot and discharge roller extend in the essentially transversely to the direction of rotation of the lathe, and the discharge rollers have a speed-controlled drive.
- the rotation speed a discharge roller increases, the bulk material discharge increases from the corresponding Discharge bunker.
- the rotation speed of a discharge roller however, the bulk material discharge from the corresponding one is reduced Discharge bunker.
- Discharge rollers each have a guide profile arranged so that the roll falling bulk material falls on the guide profile and braked on by the guide profile the top layer is routed.
- the invention Device to have only continuous weighing devices that are installed in the charging device such that the bulk material discharge the metal oxides and reducing agents can be recorded gravimetrically.
- a speed control for the speed-controlled drives of the discharge rollers controls in in this case the speed of the discharge rollers as a function of the corresponding one gravimetric measurements of the weighing devices.
- the discharge bunkers are for the metal oxide, or for the reducing agent to a storage bunker for the Metal oxide, or connected for the reducing agent, but in are movable in the vertical direction relative to the respective storage bunker, and are suspended above the rotary hearth by means of weight measuring cells.
- the bulk material discharge can be carried out separately from each discharge bunker be detected so that the structure of each individual layer is gravimetric can be controlled.
- the entire bulk material discharge from the storage bunker for the metal oxide and the storage bunker for the reducing agent separately gravimetrically can be detected so that the overall structure of the metal oxide layers and The overall structure of the reducing agent layers is gravimetrically matched to one another can be.
- the discharge rollers advantageously arranged a guide profile so that the falling off the roll Bulk material falls onto the guide profile and is braked by the guide profile onto each top layer.
- the discharge bunkers each advantageously have an outlet funnel, with a slot-shaped outlet opening is formed between two free edges becomes.
- the first edge lies against the discharge roller and the second edge is arranged at a certain distance from the surface of the discharge roller, so that a discharge slot is formed between the discharge roller and the second edge by stripping the layer thickness of the bulk material on the discharge roller specifies.
- the layer thickness of the bulk material on the discharge roller is determined by a scraper edge, so that the layer thickness of the Bulk goods on the discharge roller regardless of the angle of the slope Bulk goods.
- the stripping causes a more even distribution of the bulk material over the entire width of the discharge roller.
- the charging device advantageously has a second driven roller.
- This second roll which is also referred to as a tear-off roll, defines with the discharge roller has a second discharge slot, the height of which is slightly less than is the height of the discharge slot between the discharge roller and the second edge.
- the tear roll has a higher peripheral speed than that Discharge roller so that it accelerates the bulk material relative to the discharge roller and ensures that the bulk material falls off the discharge roller at an early stage. This largely avoids that the bulk material by the sole Effect of gravity uncontrolled in more or less large blocks falls off the discharge roller, which leads to a different bulk density would.
- the discharge roller can be used to Example be conical, their diameter to the center of the Focus decreases. However, the same result can also be achieved when the height of the discharge slot towards the center of the lathe decreases.
- the discharge roller can have a continuous surface. she can however, it can also be designed as a type of cellular wheel.
- the charging device is advantageous, sealed by means of water channels, integrated in a closed housing.
- each discharge bunker is preferably connected to a storage bunker via a conveyor device, wherein the conveyor device several discharge points in the Discharge bunker.
- the conveyor device several discharge points in the Discharge bunker.
- discharge bunkers with which same bulk goods are charged generally with the same storage bunker connected.
- the various discharge points of the conveyor cause the discharge hopper to be filled as evenly as possible its length.
- the conveying device comprises, for example, a fluidizing channel with or several discharge openings.
- a fluidizing channel with or several discharge openings.
- a particularly even filling of the Discharge bunkers can be reached with a conveyor, the one Fluidizing trough comprising a discharge opening which is substantially radial extends over the entire length of the discharge hopper and in the direction of rotation has a clear dimension that increases in the conveying direction.
- a rotary hearth furnace for producing sponge iron is shown schematically in FIG shown.
- the furnace comprises an annular rotary hearth 2, with a fireproof furnace bed 3.
- the rotary hearth is rotatable on one Stored foundation and surrounded on its top by an enclosure 4 (For better understanding, the housing is partially cut shown). Inside the enclosure 4 takes place in a controlled atmosphere at high temperatures of approx. 1300-1400 ° C the reduction of iron oxide to directly reduced iron instead.
- a charging device 8 fine-grained iron oxide and fine-grained coal dust in separate, superimposed layers the refractory lining of the lathe 2 charged.
- the Possibility only one layer with iron oxide and one layer with coal to charge or multiple layers of each material can be layered alternately.
- the iron oxide and coal dust get through the Rotation of the rotary hearth 2 in the reaction area 10 of the rotary hearth furnace.
- This area 10 of the rotary hearth furnace has 4 burners 12 in the housing attached that the inside of the furnace to the required reaction temperature of heat approx. 1300-1400 ° C.
- the hot exhaust gases from the burner 12 are thereby countercurrent through the furnace and then through derived a fireplace 14.
- the carbon dust releases carbon monoxide, which turns the iron oxide into iron reduced.
- the finished sponge iron is in pure form in one or more layers 16 lying one above the other. This sponge iron arrives then in the Dechargier Scheme 18 of the rotary hearth in which the Sponge iron is removed from the furnace by means of a decharging device 20 becomes.
- FIG. 2 schematically shows a charging device 8 for charging several superimposed layers of bulk material made of fine-grained bulk material. It comprises a plurality of discharge bunkers 22 which (in the direction of rotation 24) Arrow 24 indicated) are arranged one behind the other and the transversely to the direction of rotation 24 substantially over the entire width of the extend annular surface of the rotary hearth 2.
- the discharge bunkers 22 are preferably provided in an odd number and charge in the process alternately coal dust and iron oxide on the rotary hearth 2, the first Discharge bunker charges a lower layer of coal dust and the last discharge bunker the bulk layer sequence with an upper coal dust layer covers.
- the individual discharge bunkers 22 each have their own conveying device 26 with a storage bunker 28 for iron oxide or a storage bunker 30 connected for coal dust, the one above the discharge bunker 22 Support frame 32 are mounted.
- the storage bunkers 28 and 30 can be made For reasons of space, it is arranged radially outside the actual furnace area be so that there is enough space in the center of the rotary hearth, e.g. For Rotary connections for a possible media supply for the rotary hearth 2 etc.
- Fig. 3 shows a section in the direction of rotation through a discharge bunker 22. He has an outlet funnel 34 with an outlet slot in its lower region 36 on.
- the outlet slot 34 is formed by two edges 38 and 40, the first edge 38 on a rotatably mounted discharge roller 42 abuts, and the second edge 40 at a certain distance from the surface of the
- Discharge roller 42 is arranged.
- the diameter of the roller 42, as well as the The position of the two edges 38, 40 relative to the roller 42 are of this type determined that a leakage of a fine-grained bulk 43 from the Discharge hopper 22 is prevented when the discharge roller 42 is stationary.
- the thickness of this bulk material layer 48 is advantageous here by stripping on the edge 40 so that the layer thickness on the discharge roller 42 essentially independent of the flow behavior of the Bulk 43 is. It goes without saying that the surface of the roll must of course have a structure that has sufficient adhesion of the Bulk material 43 on the roll surface ensures further transport to ensure the bulk goods to the waste zone.
- a second roller 50 is on the discharge side above the discharge roller 42 in front of the zone attached, in which the gravity slipping of the bulk layer from the Discharge roller 42 would cause. It forms one with the discharge roller 42 Slot 52 from, the free cross section slightly smaller than the thickness of the bulk layer 48 is.
- the roller 50 is driven by a drive 54 with a higher one Peripheral speed driven as the discharge roller 42, in such a way that the bulk material layer 48 is relative to the surface of the discharge roller 42 accelerates. In other words, the roller 50 tears the bulk material layer 48 targeted from the discharge roller 42, before gravity slips the bulk layer from the discharge roller 42 would cause, and caused as a result, the bulk material continuously falls off the discharge roller 42.
- the bulk material falling from the discharge roller 42 falls onto a guide profile 56 which is arranged below the discharge roller 42 in such a way that it carries the bulk material in Direction of rotation (see arrow 58) leads to the rotary hearth 2.
- a guide profile 56 which is arranged below the discharge roller 42 in such a way that it carries the bulk material in Direction of rotation (see arrow 58) leads to the rotary hearth 2.
- the vertical speed component of the bulk material consequently greatly reduced, so that interfering mixing of the superimposed Layers at the interfaces are effectively avoided.
- FIG. 3 is shown schematically how an additional bulk layer 60 over two existing layers 62 and 64 are already laid.
- FIG. 3B shows a section through a heat shield for a charging device for producing six layers lying one above the other on the rotary hearth 2.
- a heat shield for a charging device for producing six layers lying one above the other on the rotary hearth 2.
- six radial slots 68 1 to 68 6 are provided in the protective shield for loading the rotary hearth 2.
- a discharge roller (not shown in FIG. 3B) is arranged above each of these slots.
- the discharge bunkers 22 are all suspended in such a way that their weight can be determined separately.
- the Example a refill tube 72, the discharge hopper 22 with the conveyor 26 or the storage bunker 28, 30 connects a certain vertical Ensure freedom of movement. This can be done, for example, by installation an axial compensator can be reached in the refill tube 72.
- the discharge bunker 22 must not be rigid in the housing 4 of the rotary hearth furnace to be involved. This object is achieved in that the discharge bunker integrated into the housing via channels 74 filled with a liquid are.
- the one that is decoupled in weight from the rest of the device Discharge hopper 22 is in a continuous weighing device in a Support structure worn. In Figure 3, this support structure is schematically as a fixed point 75 and the weighing device indicated as lever arm 76.
- the weighing device can however also include known weight measuring doses, which can then be used as a support for the discharge bunker 22.
- the measurement signal of the weighing device 76 is forwarded to a controller 78, which determines a time-related weight decrease of the discharge bunker and thus the discharge rate of the bulk material 43.
- a controller 78 determines a time-related weight decrease of the discharge bunker and thus the discharge rate of the bulk material 43.
- discharge bunkers 22 Regarding the discharge bunkers 22, it remains to be noted that their discharge funnel 34 is preferably designed such that the total weight of the bulk column in the discharge hopper 22 on one or more walls of the discharge hopper 34 weighs. This ensures that the discharge rollers 42 are not necessarily must be hung on the discharge bunkers 22 to the discharge rate of the Device about a change in weight of the bunkers relatively accurate to capture. In addition, the bulk layer is compacted on the Discharge roller 42 avoided.
- FIGS. 5 and 6 show two advantageous configurations of the discharge device, that allow, despite different peripheral speeds of the rotary hearth along the discharge roller 42, a relatively uniform To ensure layer build-up across the entire width of the lathe.
- the discharge roller 42 is cylindrical, that is, its peripheral speed is the same everywhere.
- the clear height of the discharge opening 36 ' decreases in proportion to the distance to the center of the rotary hearth.
- the thickness of the bulk layer on the discharge roller 42 also proportional to the distance from the center of the lathe from the outside to the inside, and the bulk density is consequently essentially over the entire width of the rotary hearth equal.
- the discharge roller 42 ' is conical, whereas the light one Height of the discharge opening 36 of the discharge funnel 34 'over the entire width is constant.
- FIGS. 7 and 8 A multilayer charging profile that can be achieved with a device according to the invention is shown in FIGS. 7 and 8. It is a charging profile with two iron oxide layers 86 2 , 86 4 and three carbon layers 86 1 , 86 3 , 86 5 , which are stacked on top of each other. While the carbon layers 86 1 , 86 3 , 86 5 were continuously charged over the width of the rotary hearth 2, the iron oxide layers 46 2 , 46 4 are divided into three rings lying next to one another (see FIG. 8). The latter are in turn divided into individual fields 88 1 , 88 2 , 88 3 , 88 4 by radial interruptions 87. The radial interruptions 87 are generated by briefly stopping the discharge rollers 42.
- the outlet opening 36 of the outlet funnel 34 briefly by a closing member, such as. B. a slide is closed.
- the annular interruptions are achieved by teeth 90 1 , 90 2 in the discharge openings 36 of the discharge bunkers 20, which interrupt the layer of bulk material on the discharge roller 42.
- the division of the iron oxide layers 46 2 , 46 4 into non-contiguous fields 88 1 , 88 2 , 88 3 , 88 4 causes the iron sponge to be present in the form of adjacent plates after the reduction and thus facilitates the further processing of the iron sponge.
- the annular interruptions can also be achieved by webs running in the direction of rotation, which are arranged in the slots 68 in the heat shield 66.
- FIG. 9 Another advantageous embodiment of the discharge rollers is shown in FIG. 9.
- These discharge rollers 142 comprise radially outwardly open webs 143 divided cells 144 by the outlet funnel 134 with fine-grained Bulk goods to be filled.
- the lower edge 146 of the discharge funnel 134 is connected with a jacket 148, the roller 142 to the discharge zone immediately above the slot 68 in the protective shield 66, adjacent to it entire length surrounds.
- the radially outward extending webs 143 which are located in the area of the jacket 148, are directly on this.
- the direction of rotation of the discharge roller 142 is indicated by arrow 150.
- the reference number 152 shows a speed-controlled one Drive, which allows the device of Figure 9 as above, with To operate with reference to the device of Figure 3, described.
- FIGS. 10 to 16 show several advantageous configurations of one Conveying device 26 for conveying the fine-grained bulk material from the respective storage bunkers 28, 30 to the discharge bunker 22.
- a such conveyor 26 may e.g. a chain conveyor or one Transport screw comprise and preferably has several discharge points in the discharge bunker 22 so that the feed is as uniform as possible of the discharge bunker 22 takes place across its length transversely to the direction of rotation.
- FIG Longitudinal section An advantageous embodiment of a conveyor device 26 is shown in FIG Longitudinal section shown.
- This is a fluidizing channel 26 which has a plurality of discharge points 162 to which the refill tubes are located below 72 of a discharge hopper 22.
- the number of host sites 162 can be different depending on the length of the discharge hopper 22, she will generally be between two and five.
- the fluidizing channel 26 has a closed, sloping in the conveying direction Channel 164 on the inside by a gas permeable e.g. ceramic Partition 166 into a lower gas channel 168 and an upper transport channel 170 is divided.
- a gas inlet 172 is connected to an inert gas source the inert gas under pressure as fluidizing gas into the gas channel 168 feeds.
- the fluidizing gas then passes through the pores in the gas permeable Partition 66, offset fine-grained bulk material in the transport channel 70 in a fluidized state and is then via a gas outlet 176 returned.
- the transport channel 170 has a bulk material inlet channel on its upper side 174, which is connected to the respective storage bunker 28, 30.
- This bulk material inlet channel 174 in the transport channel 170 in this is in a fluidized state offset and due to the inclination of channel 164 (e.g. 5-10 °) to the lower ones Hosted 162 sponsored.
- the discharge points 162 are formed by discharge openings 163 in the partition 166 to which Connect outlet port 178 that extends down through gas channel 68 extend through and exit at the bottom of channel 166.
- This Outlet ports 178 are the refill tubes 72 of the discharge bunker 22nd connected so that a bulk material transfer into the discharge bunker 22 enables becomes.
- the discharge openings 163 are transverse to the conveying direction of the conveying device 26 preferably arranged so offset (see Fig. 12) that only a part of the conveyed bulk material falls into the respective opening, while the rest of the Bulk material is transported to the subsequent discharge opening 163.
- the last discharge opening 163 preferably extends over the entire Width of the partition so that all the remaining bulk material from the fluidizing channel 26 is discharged.
- Crosspieces 180 can be arranged, which run in the conveying direction of the fluidizing channel 26 and which channel the bulk material to the respective discharge openings 163 (see Figure 13).
- a particularly uniform filling of the discharge bunker 22 is achieved with the in 14 and 15 shown embodiment of the conveyor 26 ' enables. It comprises a fluidizing trough with a discharge opening 163 ' is designed such that it extends over the entire length of the discharge hopper 22 Training discharge points. The discharge opening 163 'extends radially in the substantially the entire length of the discharge hopper 22 while it transverse to the conveying direction, a clear dimension increasing in the conveying direction having.
- the fluidizing channel 26 ' is directly on the discharge hopper open at the top 22 flanged.
- the bulk material flow that is below the bulk material inlet channel 174 is distributed over the entire width of the channel 170 during further transport continuously at the widening discharge opening 163 cut off and the discharge bunker 22 consequently even over his Length loaded.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehherdofen mit Chargiervorrichtung für die Anwendung eines neuartigen Direktreduktionsverfahrens von Eisenerz. Die Herstellung von Eisenschwamm geschieht in einem Direktreduktionsverfahren durch Reduktion von Eisenoxyd mit festen oder gasförmigen Reduktionsmitteln. Als festes Reduktionsmittel dient dabei zum Beispiel Kohlenstoff, der bei höheren Temperaturen mit Sauerstoff reagiert um das Reduktionsgas CO zu bilden. Ein solches Verfahren kann zum Beispiel in einem Drehherdofen durchgeführt werden, d.h. in einem Ofen mit einem drehbaren ringförmigen Ofenboden, der auf der Oberseite mit feuerfestem Material verkleidet ist und der von einer Einhausung umgeben ist. An der Oberseite der Einhausung sind Brenner angebracht, welche die Einhausung durchdringen und das Innere der Einhausung auf die erforderliche Reaktionstemperatur von über 1000°C aufheizen.The present invention relates to a rotary hearth furnace with a charging device for the application of a new direct reduction process from iron ore. The production of sponge iron takes place in a direct reduction process by reducing iron oxide with solid or gaseous reducing agents. Carbon, for example, serves as a solid reducing agent at higher temperatures reacts with oxygen around the reducing gas CO to build. Such a process can, for example, in a rotary hearth furnace be carried out, i.e. in an oven with a rotatable annular Oven bottom, which is covered with fireproof material on the top and surrounded by an enclosure. At the top of the enclosure are Burner attached, which penetrate the housing and the inside of the Enclosure to the required reaction temperature of over 1000 ° C Warm up.
Das Eisenoxyd wird zusammen mit dem Reduktionsmittel an einer ersten Stelle des Drehherdofens auf den Drehherd aufgebracht und gelangt durch die Rotation des Drehherds in das Innere der Einhausung, wo es aufgrund der hohen Temperaturen mit dem Reduktionsmittel reagiert, um nach zirka einer Umdrehung des Drehherds als direkt reduziertes Eisen vorzuliegen. Die Form unter der das Eisen vorliegt hängt dabei von der Art des verwendeten Verfahrens ab.The iron oxide is together with the reducing agent in a first place of the rotary hearth furnace applied to the rotary hearth and passes through the Rotation of the lathe in the interior of the housing, where it is due to the reacted at high temperatures with the reducing agent, after about one Rotation of the lathe as a directly reduced iron. Form Under which the iron is present depends on the type of process used from.
Bei dem traditionellen Verfahren wird das Eisenoxyd vor dem Chargieren in den Drehherdofen zusammen mit dem Reduktionsmittel zu Pellets verpreßt, die dann anschließend auf den Drehherd des Ofens chargiert werden. Im Inneren des Ofens reagiert in einer kontrollierten Atmosphäre das Eisenoxyd innerhalb der einzelnen Pellets mit dem von dem Kohlenstoff freigesetzten Kohlenmonoxid und wird innerhalb der Pellets zu Eisen reduziert. Der Eisenschwamm liegt somit nach der Reduktion in Pelletform vor, wobei die Pellets außerdem die Rückstände des Reduktionsmittels (Asche) sowie etwaige Verunreinigungen wie z.B. Schwefel enthalten. Nach dem Reduktionsvorgang ist folglich ein weiterer Verfahrensschritt notwendig, in dem das direkt reduzierte Eisen von der Asche und den Verunreinigungen getrennt wird.In the traditional process, the iron oxide is loaded into the Rotary hearth furnace pressed together with the reducing agent to pellets, which then be charged to the oven's rotary hearth. Internally The iron oxide inside the furnace reacts in a controlled atmosphere of the individual pellets with the carbon monoxide released from the carbon and is reduced to iron within the pellets. The sponge iron lies thus after the reduction in pellet form before, the pellets also the Residues of the reducing agent (ashes) and any impurities such as. Contain sulfur. After the reduction process is therefore a a further process step is necessary in which the directly reduced iron of the ashes and contaminants are separated.
In einem alternativen Verfahren wird feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniges Reduziermittel, z.B. Kohle, in getrennten Schichten auf den Drehherd des Ofens chargiert. Dabei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Reduktionsmittel zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinandergeschichtet werden. Beim Durchlaufen durch den Ofen wird in der oder den Kohlenschichten Kohlenmonoxid freigesetzt, das durch die feinkörnigen Eisenoxydschichten dringt und diese zu Eisen reduziert. Das reduzierte Eisen liegt folglich nach dem Reduktionsvorgang in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten vor, wobei die einzelnen Eisenschichten durch Schichten von Reduktionsmittelrückständen voneinander getrennt sind und diese Ascheschichten in loser Form vorliegen.In an alternative process, fine-grained iron oxide and fine-grained Reducing agents, e.g. Coal, in separate layers on the rotary hearth of the Furnace charged. It is possible to only use one layer at a time Charging iron oxide and a layer with reducing agent or it can several layers of the individual materials alternately layered on top of each other become. When passing through the oven, the Carbon layers released carbon monoxide by the fine-grained Iron oxide layers penetrate and reduce them to iron. The reduced iron is therefore in pure form after the reduction process in one or more superimposed layers, the individual iron layers are separated from one another by layers of reducing agent residues and these layers of ash are in bulk.
Da sich die einzelnen Schüttgutschichten während des Reduktionsverfahrens nicht miteinander vermischen, bietet dieses Verfahren den Vorteil, daß sich der Eisenschwamm und die Rückstände des Reduktionsmittels leicht voneinander trennen lassen. Die Grundvoraussetzung für eine wirtschaftliche Umsetzung dieses Reduktionsverfahrens ist jedoch, daß die Chargiervorrichtung des Drehherdofens fähig ist, eine optimale Schichtung des Metalloxydes und der Reduktionsmittel auf dem Drehherd zu erzeugen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, einen Drehherdofen zu schaffen, dessen Chargiervorrichtung diese Voraussetzung weitgehend erfüllt.Because the individual layers of bulk material during the reduction process do not mix with each other, this method offers the advantage that the Sponge iron and the residues of the reducing agent slightly apart let separate. The basic requirement for an economic implementation this reduction method, however, is that the charging device of Rotary hearth furnace is capable of optimal stratification of the metal oxide and To produce reducing agents on the rotary hearth. A task of the present The invention is therefore to provide a rotary hearth furnace, the charging device this requirement is largely met.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehherdofen nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a rotary hearth furnace according to claim 1 solved.
Chargiervorrichtungen die einen einzigen Austragbunker mit einem Auslaufschlitz und eine dem Auslaufschlitz vorgelagerte Austragrolle umfassen, sind bereits aus der DE 2814494 bekannt. Sie werden in Sinteranlagen mit Wanderrost, zum Erzeugen einer lockeren, gleichmäßigen Schicht einer Sintermischung auf dem Wanderrost eingesetzt. Die Erzeugung von übereinanderliegenden Schichten wird in der DE 2814494 nicht behandelt.Charging devices that have a single discharge hopper with an outlet slot and comprise a discharge roller upstream of the discharge slot already known from DE 2814494. They are in sinter plants with moving rust, to create a loose, even layer of a sinter mixture used on the traveling grate. The generation of superimposed Layers are not dealt with in DE 2814494.
In einem erfindungsgemäßen Drehherd Reduktionsofen weist die Chargiervorrichtung pro Metalloxyd-, bzw. Reduktionsmittel-Schicht jeweils einen Austragbunker, mit einem Austragschlitz, und eine dem Austragschlitz vorgelagerte Austragrolle auf. Hierbei erstrecken sich Auslaufschlitz und Austragrolle im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Drehherds, und die Austragrollen weisen einen drehzahlgeregelten Antrieb auf. Wird die Drehgeschwindigkeit einer Austragrolle erhöht, so erhöht sich der Schüttgutaustrag aus dem entsprechendem Austragbunker. Wird die Drehgeschwindigkeit einer Austragrolle hingegen reduziert, so reduziert sich der Schüttgutaustrag aus dem entsprechendem Austragbunker. Um eine Vermischung der Schichten an den Grenzflächen weitgehend zu verhindern und somit einen sauberen Grenzschichtaufbau zwischen den einzelnen Schichten zu gewährleisten, ist unterhalb der Austragrollen jeweils ein Leitprofil derart angeordnet, daß das von der Rolle abfallende Schüttgut auf das Leitprofil fällt und vom Leitprofil abgebremst auf die jeweils oberste Schicht geleitet wird.In a rotary hearth reduction oven according to the invention, the charging device one discharge bunker per metal oxide or reducing agent layer, with a discharge slot, and one upstream of the discharge slot Discharge roller on. Here, the outlet slot and discharge roller extend in the essentially transversely to the direction of rotation of the lathe, and the discharge rollers have a speed-controlled drive. Will the rotation speed a discharge roller increases, the bulk material discharge increases from the corresponding Discharge bunker. The rotation speed of a discharge roller however, the bulk material discharge from the corresponding one is reduced Discharge bunker. To mix the layers at the interfaces largely to prevent and thus a clean boundary layer structure to ensure between the individual layers is below the Discharge rollers each have a guide profile arranged so that the roll falling bulk material falls on the guide profile and braked on by the guide profile the top layer is routed.
Mit der Chargiervorrichtung des erfindungsgemäßen Drehofens lassen sich somit übereinanderliegende Metalloxyd- und Reduktionsmittel-Schichten auf den ringförmigen Ofenboden auftragen, wobei über die drehzahlgeregelten Austragrollen das Verhältnis Metalloxyd/Reduktionsmittel in der Schichtung an einen optimalen Ablauf des Reduktionsverfahrens anpaßbar ist. Durch ein kurzes Anhalten einer Austragrolle, kann zudem eine Schicht unterbrochen werden, so daß in Drehrichtung hintereinander angeordnete Haufen gebildet werden. Eine solche diskontinuierliche Schicht vereinfacht zum Beispiel ein Dechargieren des hergestellten Metallschwammes, da kein durchgehender Materialstrang hergestellt wird, sondern einzelne, voneinander getrennte Schwammstücke.With the charging device of the rotary kiln according to the invention thus superimposed metal oxide and reducing agent layers Apply the ring-shaped furnace floor, using the speed-controlled Discharge rollers the ratio of metal oxide / reducing agent in the stratification an optimal course of the reduction process is adaptable. Through a A short stop of a discharge roller can also interrupt a shift are formed so that heaps arranged one behind the other in the direction of rotation are formed become. Such a discontinuous layer simplifies, for example Dechargieren of the metal sponge produced, since no continuous Strand of material is produced, but individual, separate Sponge pieces.
Durch eine gravimetrische Steuerung des Schichtenaufbaus läßt sich das Reduktionsverfahren weiter optimieren. Hierzu braucht die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich kontinuierliche Wiegevorrichtungen aufzuweisen, die derart in die Chargiervorrichtung eingebaut sind, daß sich der Schüttgutaustrag der Metalloxyde und Reduktionsmittel gravimetrisch erfassen läßt. Eine Drehzahlsteuerung für die drehzahlgeregelten Antriebe der Austragrollen, steuert in diesem Fall die Drehzahl der Austragrollen in Funktion der entsprechenden gravimetrischen Meßwerte der Wiegevorrichtungen.This can be done by gravimetric control of the layer structure Further optimize the reduction process. For this, the invention Device to have only continuous weighing devices that are installed in the charging device such that the bulk material discharge the metal oxides and reducing agents can be recorded gravimetrically. A speed control for the speed-controlled drives of the discharge rollers, controls in in this case the speed of the discharge rollers as a function of the corresponding one gravimetric measurements of the weighing devices.
In einer ersten Ausführung der Wiegevorrichtung sind die Austragbunker für das Metalloxyd, bzw. für das Reduktionsmittel an einen Vorratsbunker für das Metalloxyd, bzw. für das Reduktionsmittel angeschlossen, wobei sie jedoch in vertikaler Richtung relativ zum jeweiligen Vorratsbunker bewegbar sind, und mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt sind. Bei dieser Ausführung kann der Schüttgutaustrag aus jedem Austragbunker separat erfaßt werden, so daß der Aufbau jeder einzelnen Schicht gravimetrisch gesteuert werden kann. In a first embodiment of the weighing device, the discharge bunkers are for the metal oxide, or for the reducing agent to a storage bunker for the Metal oxide, or connected for the reducing agent, but in are movable in the vertical direction relative to the respective storage bunker, and are suspended above the rotary hearth by means of weight measuring cells. At this The bulk material discharge can be carried out separately from each discharge bunker be detected so that the structure of each individual layer is gravimetric can be controlled.
In einer zweiten Ausführung der Wiegevorrichtung bilden die Austragbunker für das Metalloxyd zusammen mit einem Vorratsbunker für das Metalloxyd, eine erste separate Einheit, die mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt ist, und die Austragbunker für die Reduziermittel zusammen mit einem Vorratsbunker für die Reduziermittel, eine zweite Einheit, die mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt ist. Bei dieser Ausführung können der gesamte Schüttgutaustrag aus dem Vorratsbunker für das Metalloxyd und dem Vorratsbunker für das Reduziermittel separat gravimetrisch erfaßt werden, so daß der Gesamtaufbau der Metalloxydschichten und der Gesamtaufbau der Reduziermittelschichten gravimetrisch aneinander angepaßt werden kann.In a second embodiment of the weighing device, the discharge bunkers for the metal oxide together with a storage bunker for the metal oxide, one first separate unit, which uses weight measuring cells above the rotary hearth is suspended, and the discharge bunker for the reducing agent together with a storage bunker for the reducing agent, a second unit, which means Weight measuring cells is suspended above the rotary hearth. In this version the entire bulk material discharge from the storage bunker for the metal oxide and the storage bunker for the reducing agent separately gravimetrically can be detected so that the overall structure of the metal oxide layers and The overall structure of the reducing agent layers is gravimetrically matched to one another can be.
Um eine Vermischung der Schichten an den Grenzflächen weitgehend zu verhindern und somit einen sauberen Grenzschichtaufbau zwischen den einzelnen Schichten zu gewährleisten, ist unterhalb der Austragrollen jeweils vorteilhaft ein Leitprofil derart angeordnet, daß das von der Rolle abfallende Schüttgut auf das Leitprofil fällt und vom Leitprofil abgebremst auf die jeweils oberste Schicht geleitet wird.In order to largely mix the layers at the interfaces prevent and thus a clean boundary layer structure between the To ensure individual layers is below the discharge rollers advantageously arranged a guide profile so that the falling off the roll Bulk material falls onto the guide profile and is braked by the guide profile onto each top layer.
Die Austragbunker weisen vorteilhaft jeweils einen Auslauftrichter auf, wobei eine schlitzförmige Auslauföffnung zwischen zwei freien Kanten ausgebildet wird. Die erste Kante liegt hierbei an der Austragrolle an, und die zweite Kante ist in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der Austragrolle angeordnet, so daß ein Austragschlitz zwischen Austragrolle und zweiter Kante ausgebildet wird, der durch Abstreifen die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle festlegt. In anderen Worten, die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle wird durch eine Abstreifkante festgelegt, so daß die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle unabhängig von dem Böschungswinkel des Schüttguts ist. Zusätzlich bewirkt das Abstreifen eine gleichmäßigere Verteilung des Schüttguts über die gesamte Breite der Austragrolle.The discharge bunkers each advantageously have an outlet funnel, with a slot-shaped outlet opening is formed between two free edges becomes. The first edge lies against the discharge roller and the second edge is arranged at a certain distance from the surface of the discharge roller, so that a discharge slot is formed between the discharge roller and the second edge by stripping the layer thickness of the bulk material on the discharge roller specifies. In other words, the layer thickness of the bulk material on the discharge roller is determined by a scraper edge, so that the layer thickness of the Bulk goods on the discharge roller regardless of the angle of the slope Bulk goods. In addition, the stripping causes a more even distribution of the bulk material over the entire width of the discharge roller.
Die Chargiervorrichtung weist vorteilhaft eine zweite angetriebene Rolle auf. Diese zweite Rolle, die auch noch als Abreißrolle bezeichnet wird, definiert mit der Austragrolle einen zweiten Austragschlitz, dessen Höhe leicht kleiner als die Höhe des Austragschlitzes zwischen Austragrolle und zweiter Kante ist. Im Betrieb weist die Abreißrolle eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als die Austragrolle auf, so daß sie das Schüttgut relativ zur Austragrolle beschleunigt und ein frühzeitiges Abfallen des Schüttguts von der Austragrolle gewährleistet. Hierdurch wird weitgehend vermieden, daß das Schüttgut durch die alleinige Wirkung der Schwerkraft unkontrolliert in mehr oder weniger großen Blöcken von der Austragrolle abfällt, was zu einer unterschiedlichen Schüttdichte führen würde.The charging device advantageously has a second driven roller. This second roll, which is also referred to as a tear-off roll, defines with the discharge roller has a second discharge slot, the height of which is slightly less than is the height of the discharge slot between the discharge roller and the second edge. in the In operation, the tear roll has a higher peripheral speed than that Discharge roller so that it accelerates the bulk material relative to the discharge roller and ensures that the bulk material falls off the discharge roller at an early stage. This largely avoids that the bulk material by the sole Effect of gravity uncontrolled in more or less large blocks falls off the discharge roller, which leads to a different bulk density would.
Es ist weiterhin von Vorteil, den Austragbunker mit einem Auslauftrichter zu versehen, der derart ausgebildet ist, daß das ganze Gewicht der Schüttgutsäule im Austragbunker auf den Wänden dieses Austragbunkers lastet.It is also advantageous to close the discharge hopper with an outlet funnel provided, which is designed such that the entire weight of the bulk column in the discharge bunker on the walls of this discharge bunker.
Um eine gleichmäßige Beschickung des ringförmigen Ofenbodens in radialer Richtung (also der Breite nach) zu gewährleisten, kann die Austragrolle zum Beispiel konisch ausgebildet sein, wobei ihr Durchmesser zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt. Das gleiche Resultat kann jedoch ebenfalls erzielt werden, wenn die Höhe des Austragschlitzes zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt.To ensure even loading of the ring-shaped furnace bottom in a radial direction To ensure direction (i.e. width), the discharge roller can be used to Example be conical, their diameter to the center of the Focus decreases. However, the same result can also be achieved when the height of the discharge slot towards the center of the lathe decreases.
Die Austragrolle kann eine durchgehende Oberfläche aufweisen. Sie kann jedoch auch als eine Art Zellenrad ausgebildet sein.The discharge roller can have a continuous surface. she can however, it can also be designed as a type of cellular wheel.
Um ein Austreten der bei der Reduktion entstehenden Prozeßgase zu verhindern, ist die Chargiervorrichtung vorteilhaft, mittels Wasserrinnen abgedichtet, in ein geschlossenes Gehäuse integriert.To prevent the process gases generated during the reduction from escaping, the charging device is advantageous, sealed by means of water channels, integrated in a closed housing.
Um die einzelnen Austragbunker mit Schüttgut zu versorgen, ist jeder Austragbunker bevorzugt über eine Fördervorrichtung mit einem Vorratsbunker verbunden, wobei die Fördervorrichtung mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker aufweist. Dabei sind solche Austragbunker, mit denen das gleiche Schüttgut chargiert wird, im allgemeinen mit dem gleichen Vorratsbunker verbunden. Die verschiedenen Austragungsstellen der Fördervorrichtung bewirken dabei ein möglichst gleichmäßiges Befüllen des Austragbunkers über dessen Länge. In order to supply the individual discharge bunkers with bulk goods, each discharge bunker is preferably connected to a storage bunker via a conveyor device, wherein the conveyor device several discharge points in the Discharge bunker. There are such discharge bunkers with which same bulk goods are charged, generally with the same storage bunker connected. The various discharge points of the conveyor cause the discharge hopper to be filled as evenly as possible its length.
Die Fördervorrichtung umfaßt beispielsweise eine Fluidisierrinne mit einer oder mehreren Austragöffnungen. Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers läßt sich mit einer Fördervorrichtung erreichen, die eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung umfaßt, welche sich radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers erstreckt und in Drehrichtung eine lichte Abmessung aufweist die in Förderrichtung zunimmt.The conveying device comprises, for example, a fluidizing channel with or several discharge openings. A particularly even filling of the Discharge bunkers can be reached with a conveyor, the one Fluidizing trough comprising a discharge opening which is substantially radial extends over the entire length of the discharge hopper and in the direction of rotation has a clear dimension that increases in the conveying direction.
Im folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine schematische Gesamtansicht eines Drehherdofens zur Herstellung von Eisenschwamm;
Figur 2- eine schematische Gesamtansicht einer Chargiervorrichtung für den Drehherdofen nach Figur 1;
Figur 3- einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
- Figur 3B
- einen Schnitt durch einen Wärmeschutzschild unter der Chargiervorrichtung;
- Figur 4
- einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 5- eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung einer Austragvorrichtung an einer Chargiervorrichtung;
Figur 6- eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung einer Austragvorrichtung an einer Chargiervorrichtung;
- Figur 7
- eine Querschnitt durch eine Schichtung die sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen läßt;
Figur 8- einen Längsschnitt entlang der Schnittebene 8-8 durch die Schichtung nach Figur 7;
- Figur 9
- einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 10- einen Längsschnitt durch eine Fördervorrichtung zum Fördern des feinkörnigen Schüttguts in den Austragbunker;
Figur 11- einen Schnitt entlang der Schnittlinie 11-11 durch die
Vorrichtung der Figur 10; Figur 12- einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 durch die
Vorrichtung der Figur 10; - Figur 13
- einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 durch eine Ausführungsvariante der Vorrichtung der Figur 10;
Figur 14- eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung der Figur 10, mit angeschlossenem Austragbunker;
- Figur 15
- einen Schnitt durch die
Vorrichtung der Figur 14, wobei die Schnittebene der Schnittebene der Figuren 12 und 13 entspricht.
- Figure 1:
- a schematic overall view of a rotary hearth furnace for the production of sponge iron;
- Figure 2
- a schematic overall view of a charging device for the rotary hearth furnace according to Figure 1;
- Figure 3
- a section through a first embodiment of a charging device;
- Figure 3B
- a section through a heat shield under the charging device;
- Figure 4
- a section through a second embodiment of a charging device;
- Figure 5
- a perspective view of a first embodiment of a discharge device on a charging device;
- Figure 6
- a perspective view of a second embodiment of a discharge device on a charging device;
- Figure 7
- a cross section through a stratification which can be achieved with a device according to the invention;
- Figure 8
- a longitudinal section along the section plane 8-8 through the stratification of Figure 7;
- Figure 9
- a section through a further embodiment of a charging device;
- Figure 10
- a longitudinal section through a conveyor for conveying the fine-grained bulk material into the discharge bunker;
- Figure 11
- a section along the section line 11-11 through the device of Figure 10;
- Figure 12
- a section along the section line 12-12 through the device of Figure 10;
- Figure 13
- a section along the section line 12-12 through an embodiment of the device of Figure 10;
- Figure 14
- a perspective view, partially in section, of a further embodiment variant of the device of FIG. 10, with a connected discharge hopper;
- Figure 15
- a section through the device of Figure 14, wherein the section plane corresponds to the section plane of Figures 12 and 13.
In der Figur 1 ist schematisch ein Drehherdofen zur Herstellung von Eisenschwamm
dargestellt. Der Ofen umfaßt einen ringförmigen Drehherd 2, mit
einem feuerfest ausgelegten Ofenbett 3. Der Drehherd ist drehbar auf einem
Fundament gelagert und auf seiner Oberseite von einer Einhausung 4 umgeben
(zum besseren Verständnis ist die Einhausung teilweise geschnitten
dargestellt). Innerhalb der Einhausung 4 findet in einer kontrollierten Atmosphäre
bei hohen Temperaturen von ca. 1300-1400°C die Reduktion von Eisenoxyd
zu direkt reduziertem Eisen statt. Dazu wird in einem ersten Bereich 6 des
Drehherdofens mittels einer Chargiervorrichtung 8 feinkörniges Eisenoxyd und
feinkörniger Kohlenstaub in getrennten, übereinanderliegenden Schichten auf
die feuerfeste Ausmauerung des Drehherdes 2 chargiert. Hierbei besteht die
Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Kohle
zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien
abwechselnd übereinandergeschichtet werden.A rotary hearth furnace for producing sponge iron is shown schematically in FIG
shown. The furnace comprises an annular
Nach dem Chargieren gelangen das Eisenoxyd und der Kohlenstaub durch die
Rotation des Drehherdes 2 in den Reaktionsbereich 10 des Drehherdofens. In
diesem Bereich 10 des Drehherdofens sind in der Einhausung 4 Brenner 12
angebracht, die das Ofeninnere auf die erforderliche Reaktionstemperatur von
ca. 1300-1400°C erwärmen. Die heißen Abgase der Brenner 12 werden dabei
im Gegenstromverfahren durch den Ofen geleitet und anschließend durch
einen Kamin 14 abgeleitet. In der in dem Ofen herrschenden inerten Atmosphäre
setzt der Kohlenstaub Kohlenmonoxid frei, das das Eisenoxyd zu Eisen
reduziert.
Nachdem die Reduktion in dem Reduktionsbereich 10 des Ofens abgeschlossen
ist, liegt der fertige Eisenschwamm in reiner Form in einer oder mehreren
übereinanderliegenden Schichten 16 vor. Dieser Eisenschwamm gelangt
anschließend in den Dechargierbereich 18 des Drehherdofens, in dem der
Eisenschwamm mittels einer Dechargiervorrichtung 20 aus dem Ofen abgeführt
wird.After charging, the iron oxide and coal dust get through the
Rotation of the
In Fig. 2 ist schematisch eine Chargiervorrichtung 8 zum Chargieren mehrerer
übereinanderliegender Schüttgutschichten aus feinkörnigem Schüttgut dargestellt.
Sie umfaßt mehrere Austragbunker 22, die in Drehrichtung 24 (durch den
Pfeil 24 angedeutet) des Drehherds hintereinander angeordnet sind und die
sich quer zu der Drehrichtung 24 im wesentlichen über die gesamte Breite der
ringförmigen Oberfläche des Drehherds 2 erstrecken. Die Austragbunker 22
sind bevorzugt in einer ungeraden Anzahl vorgesehen und chargieren dabei
abwechselnd Kohlenstaub und Eisenoxyd auf den Drehherd 2, wobei der erste
Austragbunker eine untere Kohlenstaubschicht chargiert und der letzte Austragbunker
die Schüttgutschichtfolge mit einer oberen Kohlenstaubschicht
abdeckt.2 schematically shows a
Die einzelnen Austragbunker 22 sind jeweils über eine eigene Fördervorrichtung
26 mit einem Vorratsbunker 28 für Eisenoxyd bzw. einem Vorratsbunker
30 für Kohlenstaub verbunden, die oberhalb der Austragbunker 22 an einem
Traggestell 32 montiert sind. Die Vorratsbunker 28 und 30 können dabei aus
Platzgründen radial außerhalb des eigentlichen Ofenbereiches angeordnet
sein, so daß im Zentrum des Drehherdofens genügend Raum bleibt z.B. für
Drehanschlüsse für eine eventuelle Medienversorgung des Drehherds 2 usw..The
Fig. 3 zeigt einen Schnitt in Drehrichtung durch einen Austragbunker 22. Er
weist in seinem unteren Bereich einen Auslauftrichter 34 mit einem Auslaufschlitz
36 auf. Der Auslaufschlitz 34 wird durch zwei Kanten 38 und 40 ausgebildet,
wobei die erste Kante 38 an einer drehbar gelagerten Austragrolle 42
anliegt, und die zweite Kante 40 in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der Fig. 3 shows a section in the direction of rotation through a
Austragrolle 42 angeordnet ist. Der Durchmesser der Rolle 42, sowie die
Position der beiden Kanten 38, 40 relativ zur Rolle 42, sind hierbei derart
festgelegt, daß ein Auslaufen eines feinkörnigen Schüttguts 43 aus dem
Austragbunker 22 bei stillstehender Austragrolle 42 verhindert wird. Wird die
Austragrolle 42 hingegen durch einen Antrieb 44 in Richtung des Pfeils 46
angetrieben, so wird das feinkörnige Schüttgut 44, das frei aus dem Auslaufschlitz
36 auf die Oberfläche der Rolle 42 fließt, von der Austragrolle 42
mitgenommen, wobei sich auf der Oberfläche der Rolle 42 eine Schüttgutschicht
48 ausbildet. Die Dicke dieser Schüttgutschicht 48 wird hierbei vorteilhaft
durch Abstreifen an der Kante 40 festgelegt, so daß die Schichtdicke auf
der Austragrolle 42 im wesentlichen unabhängig vom Fließverhalten des
Schüttguts 43 ist. Es versteht sich von selbst, daß die Oberfläche der Rolle
natürlich eine Struktur aufweisen muß, die eine ausreichende Haftung des
Schüttguts 43 an der Rollenoberfläche gewährleistet um den Weitertransport
des Schüttguts bis zur Abfallzone zu gewährleisten.
Eine zweite Rolle 50 ist austragsseitig über der Austragrolle 42 vor der Zone
angebracht, in der die Schwerkraft ein Abrutschen der Schüttgutschicht von der
Austragrolle 42 verursachen würde. Sie bildet mit der Austragrolle 42 einen
Schlitz 52 aus, dessen freier Querschnitt leicht kleiner als die Dicke der Schüttgutschicht
48 ist. Über einen Antrieb 54 wird die Rolle 50 mit einer höheren
Umfangsgeschwindigkeit angetrieben als die Austragrolle 42, und zwar derart
daß sie die Schüttgutschicht 48 relativ zur Oberfläche der Austragrolle 42
beschleunigt. In anderen Worten, die Rolle 50 reißt die Schüttgutschicht 48
gezielt von der Austragrolle 42 los, noch bevor die Schwerkraft ein Abrutschen
der Schüttgutschicht von der Austragrolle 42 verursachen würde, und verursacht
hierdurch ein kontinuierlicheres Abfallen des Schüttguts von der Austragrolle
42.A
Das von der Austragrolle 42 abfallende Schüttgut fällt auf ein Leitprofil 56, das
unterhalb der Austragrolle 42 derart angeordnet ist, daß es das Schüttgut in
Drehrichtung (siehe den Pfeil 58) auf den Drehherd 2 leitet. Beim Auftreffen auf
den Drehherd ist die vertikale Geschwindigkeitskomponente des Schüttguts
folglich stark reduziert, so daß eine störende Vermischung der übereinanderliegenden
Schichten an den Grenzflächen wirksam vermieden wird. In der Figur 3
ist schematisch dargestellt, wie eine zusätzliche Schüttgutschicht 60 über
bereits zwei vorhandene Schichten 62 und 64 gelegt wird.The bulk material falling from the
Es bleibt zu erwähnen, daß wegen der großen, vom Ofenbett 2 abgestrahlten
Hitze, zwischen Drehherd 2 und Chargiervorrichtung 8 ein Wärmeschutzschild
66 angeordnet ist. In diesem wärmegedämmten, bzw. zwangsgekühlten
Schutzschild 66 sind lediglich unter den Austragrollen 42 radiale Schlitze 68 für
die Beschickung des Drehherds 2 vorgesehen. Isolierte Deckel 70 ermöglichen
es die Schlitze 68 bei Nichtgebrauch abzudecken. Es ist weiterhin anzumerken,
daß der schräge Verlauf der Schlitze 68 eine direkte Anstrahlung der über den
Schlitzen 68 angeordneten Austragvorrichtungen 22, 42 verhindert.It should be mentioned that because of the large radiated from the
In Figur 3B ist ein Schnitt durch ein Wärmeschutzschild für eine Chargiervorrichtung
zum Erzeugen von sechs übereinanderliegenden Schichten auf dem
Drehherd 2 gezeigt. Hierzu sind im Schutzschild sechs radiale Schlitze 681 bis
686 für die Beschickung des Drehherds 2 vorgesehen. Über jedem dieser
Schlitze ist jeweils eine Austragrolle (nicht in Figur 3B gezeigt) angeordnet. Man
beachte, daß die Höhe des Spaltes zwischen der Unterkante der Leitprofile 561
bis 566 und der Oberfläche 3 des Ofenbetts in Drehrichtung zunimmt. Diese
Höhe entspricht hierbei im wesentlichen der Gesamthöhe der bereits auf dem
Drehherd aufliegenden Schichten. Hierdurch können alle Leitprofile 561 bis 566
das Schüttgut stets optimal, das heißt ohne Vermischung mit der vorherigen
Schicht, auf den Drehherd auflegen.FIG. 3B shows a section through a heat shield for a charging device for producing six layers lying one above the other on the
Entsprechend der Ausführung nach Figur 3, sind die Austragbunker 22 alle
derart aufgehängt, daß sich ihr Gewicht separat ermitteln läßt. Hierzu muß zum
Beispiel ein Nachfüllrohr 72, das den Austragbunker 22 mit der Fördervorrichtung
26 oder dem Vorratsbunker 28, 30 verbindet, eine gewisse vertikale
Bewegungsfreiheit gewährleisten. Dies kann zum Beispiel durch den Einbau
eines Axial-Kompensators in das Nachfüllrohr 72 erreicht werden. Weiterhin
darf der Austragbunker 22 nicht starr in die Einhausung 4 des Drehherdofens
eingebunden sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Austragbunker
über mit einer Flüssigkeit gefüllte Rinnen 74 in die Einhausung eingebunden
sind. Der derart von der restlichen Vorrichtung gewichtsmäßig entkoppelte
Austragbunker 22 wird mittels einer kontinuierlichen Wiegevorrichtung in einer
Tragstruktur getragen. In Figur 3 ist diese Tragstruktur schematisch als Festpunkt
75 und die Wiegevorrichtung als Hebelarm 76 angedeutet. Die Wiegevorrichtung
kann jedoch auch an sich bekannte Gewichtsmeßdosen umfassen, die
dann als Auflager für den Austragbunker 22 eingesetzt werden.According to the embodiment according to FIG. 3, the
Das Meßsignal der Wiegevorrichtung 76 wird an einen Regler 78 weitergeleitet,
der eine zeitbezogene Gewichtsabnahme des Austragbunkers und somit die
Austragrate des Schüttguts 43 ermittelt. Indem das Ausgangssignal dieses
Reglers 78 als Eingangssignal für eine Drehzahlsteuerung 79 des Antriebs 44
benutzt wird, läßt sich somit die Austragrate der Rolle 42 kontinuierlich regeln.
Hierdurch kann der Aufbau der Schüttgutschicht 60 gravimetrisch gesteuert
werden. In anderen Worten, die Schüttdichte (kg Schüttgut / m2 Herdoberfläche)
in jeder Schicht läßt sich kontinuierlich einregeln.The measurement signal of the weighing
Entsprechend der Ausführung nach Figur 4, bilden die Austragbunker 22', 22"
jeweils mit ihrem dazugehörigen Vorratsbunker 28, 30 eine gemeinsam
aufgehängte Einheit, deren Gesamtgewicht über eine kontinuierliche Wiegevorrichtung
76', 76" ermittelt wird. Bei dieser Ausführung, läßt sich lediglich die
globale Schüttdichte eines Schüttguts auf dem Drehherd 2 einregeln.According to the embodiment according to FIG. 4, the
Zu den Austragbunkern 22 bleibt noch anzumerken, daß ihr Auslauftrichter 34
vorzugsweise derart ausgebildet ist, daß das gesamte Gewicht der Schüttgutsäule
im Austragbunker 22 auf einer oder mehreren Wänden des Auslauftrichters
34 lastet. Hierdurch wird erreicht, daß die Austragrollen 42 nicht unbedingt
an den Austragbunkern 22 aufgehängt sein müssen, um die Austragrate der
Vorrichtung über eine Gewichtsveränderung der Bunker relativ genau zu
erfassen. Zusätzlich wird eine Kompaktierung der Schüttgutschicht auf der
Austragrolle 42 vermieden.Regarding the
Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei vorteilhafte Ausgestaltungen der Austragvorrichtung,
die es erlauben, trotz unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten
des Drehherds entlang der Austragrolle 42, einen relativ gleichförmigen
Schichtaufbau über die gesamte Breite des Drehherds zu gewährleisten. FIGS. 5 and 6 show two advantageous configurations of the discharge device,
that allow, despite different peripheral speeds
of the rotary hearth along the
In Figur 5 ist die Austragrolle 42 zylindrisch ausgebildet, das heißt ihre Umfangsgeschwindigkeit
ist überall gleich. Die lichte Höhe der Austragöffnung 36'
nimmt jedoch proportional zum Abstand zum Drehherdzentrum ab. Hierdurch
nimmt die Dicke der Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 ebenfalls proportional
zum Abstand von Zentrum des Drehherds von außen nach innen ab, und
die Schüttdichte ist folglich über die gesamte Breite des Drehherds im wesentlichen
gleich.In Figure 5, the
In Figur 6 ist die Austragrolle 42' konisch ausgebildet, wohingegen die lichte
Höhe der Austragöffnung 36 des Auslauftrichters 34' über die gesamte Breite
konstant ist. Der Durchmesser der konischen Austragrolle 42' nimmt jedoch
proportional zum Abstand zum Drehherdzentrum ab. Hierdurch nimmt die
Umfangsgeschwindigkeit und damit die Austragrate der Austragrolle 42 proportional
zur Abnahme der Umfangsgeschwindigkeit des Drehherds 2 von außen
nach innen ab, und die Schüttdichte ist folglich über die gesamte Breite des
Drehherds im wesentlichen gleich.In Figure 6, the discharge roller 42 'is conical, whereas the light one
Height of the discharge opening 36 of the discharge funnel 34 'over the entire width
is constant. However, the diameter of the conical discharge roller 42 'increases
proportional to the distance to the center of the rotary hearth. This takes the
The peripheral speed and thus the discharge rate of the
Ein mehrschichtiges Chargierprofil, das sich mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung erzielen läßt, ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Es handelt sich
um ein Chargierprofil mit zwei Eisenoxydschichten 862, 864 und drei Kohleschichten
861, 863, 865, die übereinandergeschichtet sind. Während die
Kohleschichten 861, 863, 865 durchgehend, über die Breite des Drehherds 2
chargiert wurden, sind die Eisenoxydschichten 462, 464 in drei getrennt nebeneinanderliegende
Ringe unterteilt (siehe Figur 8). Letztere sind wiederum durch
radiale Unterbrechungen 87 in einzelne Felder 881, 882, 883, 884 unterteilt. Die
radialen Unterbrechungen 87 werden durch ein kurzes Anhalten der Austragrollen
42 erzeugt. Alternativ könnten sie jedoch auch dadurch erzielt
werden, daß die Auslaßöffnung 36 des Auslauftrichters 34 kurz durch ein
Schließorgan, wie z. B. einen Schieber, verschlossen wird. Die ringförmigen
Unterbrechungen werden durch Zähne 901, 902 in den Austragöffnungen 36
der Austragbunker 20 erzielt, welche die Schüttgutschicht auf der Austragrolle
42 unterbrechen. Das Aufteilen der Eisenoxydschichten 462, 464 in nicht
zusammenhängende Felder 881, 882, 883, 884 bewirkt, daß der Eisenschwamm
nach der Reduktion in Form nebeneinanderliegender Platten vorliegt
und erleichtert somit die Weiterverarbeitung des Eisenschwamms. Es ist
anzumerken, daß die ringförmigen Unterbrechungen auch durch in Drehrichtung
verlaufende Stege erzielt werden können, die in den Schlitzen 68 in dem
Wärmeschutzschild 66 angeordnet sind.A multilayer charging profile that can be achieved with a device according to the invention is shown in FIGS. 7 and 8. It is a charging profile with two iron oxide layers 86 2 , 86 4 and three carbon layers 86 1 , 86 3 , 86 5 , which are stacked on top of each other. While the carbon layers 86 1 , 86 3 , 86 5 were continuously charged over the width of the
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Austragrollen ist in Fig. 9 dargestellt.
Diese Austragrollen 142 umfassen radial nach außen offene, durch Stege
143 unterteilte Zellen 144, die vom Auslauftrichter 134 mit feinkörnigem
Schüttgut aufgefüllt werden. Die untere Kante 146 des Auslauftrichters 134 ist
mit einem Mantel 148 verbunden, der die Rolle 142 bis zur Ausschüttzone
unmittelbar über dem Schlitz 68 in dem Schutzschild 66, anliegend auf ihrer
gesamten Länge umgibt. Mit anderen Worten, die sich radial nach außen
erstreckenden Stege 143, die sich in dem Bereich des Mantels 148 befinden,
liegen unmittelbar an diesem an. Die Drehrichtung der Austragrolle 142 wird
durch den Pfeil 150 angegeben. Die Referenzzahl 152 zeigt einen drehzahlgesteuerten
Antrieb, der es erlaubt die Vorrichtung der Figur 9 wie oben, mit
Bezug auf die Vorrichtung der Figur 3, beschrieben zu betreiben.Another advantageous embodiment of the discharge rollers is shown in FIG. 9.
These discharge
In den Figuren 10 bis 16 sind mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen einer
Fördervorrichtung 26 zum Fördern des feinkörnigen Schüttguts von dem
jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 zu dem Austragbunker 22 dargestellt. Eine
derartige Fördervorrichtung 26 kann z.B. einen Kettenförderer oder eine
Transportschnecke umfassen und weist bevorzugt mehrere Austragungsstellen
in den Austragbunker 22 auf, damit eine möglichst gleichmäßige Beschickung
des Austragbunkers 22 über dessen Länge quer zur Drehrichtung erfolgt.FIGS. 10 to 16 show several advantageous configurations of one
Conveying
Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Fördervorrichtung 26 ist in Fig. 10 im
Längsschnitt dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Fluidisierrinne 26, die
mehrere Austragungsstellen 162 aufweist, an die sich unten die Nachfüllrohre
72 eines Austragbunkers 22 anschließen. Die Anzahl der Austragungsstellen
162 kann dabei je nach Länge des Austragbunkers 22 unterschiedlich sein, sie
wird im allgemeinen zwischen zwei und fünf liegen.An advantageous embodiment of a
Die Fluidisierrinne 26 weist einen geschlossenen, in Förderrichtung abfallenden
Kanal 164 auf, der im inneren durch eine gasdurchlässige z.B. keramische
Trennwand 166 in einen unteren Gaskanal 168 und einen oberen Transportkanal
170 unterteilt wird. Ein Gaseinlaß 172 wird an eine Inertgasquelle angeschlossen,
die Inertgas unter Druck als Fluidisiergas in den Gaskanal 168
einspeist. Das Fluidisiergas tritt dann durch die Poren in der gasdurchlässigen
Trennwand 66, versetzt feinkörniges Schüttgut in dem Transportkanal 70 in
einen fluidisierten Zustand und wird anschließend über einen Gasauslaß 176
zurückgeführt.The fluidizing
Der Transportkanal 170 weist an seiner Oberseite einen Schüttguteinlaßkanal
174 auf, der an den jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 angeschlossen ist. Durch
diesen Schüttguteinlaßkanal 174 gelangt das Eisenoxyd bzw. der Kohlenstaub
in den Transportkanal 170, wird in diesem in einen fluidisierten Zustand
versetzt und aufgrund der Neigung des Kanals 164 (z.B. 5-10°) zu den tieferliegenden
Austragungsstellen 162 gefördert. Die Austragungsstellen 162 sind
durch Austragöffnungen 163 in der Trennwand 166 ausgebildet an die sich
Auslaßstutzen 178 anschließen, die sich nach unten durch den Gaskanal 68
hindurch erstrecken und an der Unterseite des Kanals 166 austreten. Diese
Auslaßstutzen 178 werden mit den Nachfüllrohren 72 der Austragbunker 22
verbunden, so daß ein Schüttgutübertritt in die Austragbunker 22 ermöglicht
wird.The
Die Austragöffnungen 163 sind quer zu der Förderrichtung der Fördervorrichtung
26 bevorzugt derart versetzt angeordnet (siehe Fig. 12), daß nur ein Teil
des geförderten Schüttguts in die jeweilige Öffnung fällt, während der Rest des
Schüttguts zu der nachfolgenden Austragöffnung 163 transportiert wird. Die
letzte Austragöffnung 163 erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte
Breite der Trennwand, so daß das gesamte übrige Schüttgut aus der Fluidisierrinne
26 abgeführt wird. Alternativ dazu können in dem Transportkanal 170
Stege 180 angeordnet sein, die in Förderrichtung der Fluidisierrinne 26 verlaufen
und die das Schüttgut zu den jeweiligen Austragöffnungen 163 hin kanalisieren
(siehe Figur 13).The
Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers 22 wird mit der in
den Figuren 14 und 15 dargestellten Ausgestaltung der Fördervorrichtung 26'
ermöglicht. Sie umfaßt eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung 163', die
derart ausgestaltet ist, daß sie über die gesamte Länge des Austragbunkers 22
Austragstellen ausbildet. Die Austragöffnung 163' erstreckt sich dazu radial im
wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers 22, während sie
quer zur Förderrichtung eine sich in Förderrichtung vergrößernde lichte Abmessung
aufweist. Die Fluidisierrinne 26' ist direkt an den oben offenen Austragbunker
22 angeflanscht. Der Schüttgutstrom, der unterhalb des Schüttguteinlaßkanals
174 über die gesamte Breite des Kanals 170 verteilt ist, wird also
beim Weitertransport kontinuierlich an der breiter werdenden Austragöffnung
163 abgeschnitten und der Austragbunker 22 folglich gleichmäßig über seine
Länge beschickt.A particularly uniform filling of the
Claims (18)
- Rotary hearth furnace with a rotatable rotary hearth (2) characterised by a charging device for production of layers of fine-grained loose material one above the other on the rotary hearth (2), comprising for each loose material layer a discharge bunker (22) with a discharge slot (36), a discharge roller (42) in front of the discharge slot (36), and a guide section (56), which is arranged under the discharge roller (42), the discharge slot (36) and discharge roller (42) extending essentially transversally to the direction of rotation of the rotary hearth, the guide section (56) being arranged in such a way that the loose material falling from the roller (42) falls on to the guide section (56) and is guided by the latter on to the rotary hearth (2), and the discharge roller (42) having a variable-speed drive (44).
- Rotary hearth furnace according to claim 1, characterised by continuously operating weighing devices (76), which are integrated in the charging device in such a way that the loose material discharge can be measured separately for each loose material.
- Rotary hearth furnace according to claim 2, characterised by a speed control system (79) for the variable-speed drives of the discharge rollers (42), which determines the speed of the discharge rollers (42) as a function of the corresponding measured values of the weighing devices (76).
- Rotary hearth furnace according to claim 2 or 3, characterised by a common storage bunker (28, 30), to which several discharge bunkers (22) are connected, the discharge bunkers (22) being movable in a vertical direction relative to the respective storage bunker and suspended by means of weighing devices (76) above the rotary hearth (2).
- Rotary hearth furnace according to claim 2 or 3, characterised by a common storage bunker, to which several discharge bunkers (22) are connected, the storage bunker (28', 30') and its connected discharge bunkers (22) being suspended as a unit by means of weighing devices (76) above the rotary hearth (2).
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 5, characterised by a heat protection shield (66), which is arranged between the rotary hearth (2) and charging device (8) and has only under the discharge rollers (42) radial slots (68) for charging the rotary hearth (2).
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 6, characterised in that the guide sections (56) are arranged in such a way that they form a gap relative to the surface of the rotary hearth (2), the height of the gap corresponding approximately to the total height of the loose material layers (60, 62, 64) already deposited on the rotary hearth (2).
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 7, characterised in that the discharge bunkers (22) each have a discharge hopper (34) with two free edges, between which a slot-type discharge opening (36) is formed, the first edge (38) resting against the discharge roller (42), and the second edge (40) being arranged a certain distance from the surface of the discharge roller (42) in such a way that a discharge slot (36), which determines the layer thickness of the loose material on the discharge roller (42) by scraping, is formed between the discharge roller (42) and the second edge (40).
- Rotary hearth furnace according to claim 8, characterised by a driven separating roller (50), which defines with the discharge roller (42) a second discharge slot (52), the height of which is slightly smaller than the height of the discharge slot (36) between the discharge roller (42) and the second edge (40).
- Rotary hearth furnace according to claim 8 or 9, characterised in that each discharge bunker (22) has a discharge hopper (34), which is designed in such a way that the full weight of the loose material column (43) in the discharge bunker (22) rests on the walls of this discharge bunker.
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 10, characterised in that the discharge roller (42) is of conical design, in such a way that its diameter diminishes towards the centre of the rotary hearth.
- Rotary hearth furnace according to one of claims 8 to 11, characterised in that the height of the discharge slot diminishes towards the centre of the rotary hearth.
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 7, characterised in that the discharge roller (142) has cells (144) for the loose material.
- Rotary hearth furnace according to claim 13, characterised by a casing (148), which is connected to a first edge (146) of the discharge bunker (22) and encloses the discharge roller (142) as far as the discharge zone by resting on its full length.
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 14, characterised by liquid containing channels (74) by means of which the rotary hearth furnace can be incorporated as a sealed unit in a housing (4) of the rotary hearth furnace.
- Rotary hearth furnace according to one of claims 1 to 15, characterised by a storage bunker (28, 30) for several discharge bunkers (22) and by conveyors (26), which connect the discharge bunkers (22) to their respective storage bunker (28, 30), the conveyor (26) having several discharge points (162) into the connected discharge bunker (22).
- Rotary hearth furnace according to claim 16, characterised in that the conveyor has a fluidising channel (164) with one or more discharge openings (163).
- Rotary hearth furnace according to claim 17, characterised in that the fluidising channel forms a discharge opening (163'), which extends radially essentially over the full length of the discharge bunker (22) and in the direction of rotation has a clearance which increases in the conveying direction.
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