EP2926074A1 - Verfahren zum betrieb eines regenerators (pebble heater) sowie regenerator selbst - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines regenerators (pebble heater) sowie regenerator selbst

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Publication number
EP2926074A1
EP2926074A1 EP13799205.3A EP13799205A EP2926074A1 EP 2926074 A1 EP2926074 A1 EP 2926074A1 EP 13799205 A EP13799205 A EP 13799205A EP 2926074 A1 EP2926074 A1 EP 2926074A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bulk material
regenerator
conveyor
hot
discharged
Prior art date
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Granted
Application number
EP13799205.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2926074B1 (de
Inventor
Christian GÜNTHER
Michael Wahl
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Saarstahl AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Saarstahl AG filed Critical Saarstahl AG
Publication of EP2926074A1 publication Critical patent/EP2926074A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2926074B1 publication Critical patent/EP2926074B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/10—Arrangements for using waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/005—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using granular particles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a regenerator, for example in the form of a pebble heater, for generating hot blast for a steelmaking / treatment process or a chemical process in which cyclic cold gas and hot gas is passed through a bulk material in each opposite direction, which is located in an annulus between a hot grid and a cold grid surrounding the hot grid, and wherein a lot of bulk material is removed from the annulus in recurring cycles, and a regenerator itself, according to the preamble of claims 1 and 8.
  • Regenerators of this type are, for example, in the
  • regenerators of the type mentioned above have an annular space between an inner hot grid and an outer cold grid, in which the bulk material is contained as a heat transfer medium. Consequently
  • Hot phase hot gases are passed through the bed and the sensible heat stored therein.
  • blowing or cold phase cold gases are conducted in the opposite direction through the bed, whereby the heat is transferred from the bed to the cold gas.
  • Hot grate and cold grate are closed via openings or mesh so that the opening or mesh size is selected so that gases can pass through unhindered, but not the bulk material. That is, the particle or grain size of the bulk material, called Pebbles, is greater than the opening or
  • the hot grid consists of firebricks, or stones made of other refractory materials.
  • the cold grate consists essentially of perforated metal.
  • balls of ceramic material for example made of aluminum oxide are used.
  • Thermal cycling thus means that the bulk material more and more compacted, and thus destroys the hot grid in the long run.
  • Transport gas stream then led back up to the regenerator to refill it there.
  • Transport gas stream are cooled very quickly.
  • the mechanical stress is thus still the strong thermal cycling, which further enhances the erosion of Pebbles.
  • the invention is therefore based on the object
  • the object is in a method of the generic type according to the invention by the
  • the core of the method according to the invention is that from the bulk material in the cold phase or shortly before the phase of H thoroughlygasbeetzschung a defined, determined by measuring means amount of bulk material is discharged through bottom openings of the annular space.
  • the discharged bulk material quantity is passed over a weighing or Greek until the amount of bulk material to be discharged is reached. This means that the amount of discharged bulk material is calculated and measured exactly to the expected thermal expansion, or can be measured.
  • the bulk material i. the pebbles trickle or roll in and out of gravity
  • Conveying system for example, a bucket elevator, or another vertical conveyor such as pocket conveyor or
  • Belt bag conveyor can be.
  • the bulk material can initially in a contained in the conveyor or
  • incoming collecting vessel enter, from where it then can be promoted above the conveyor to the top.
  • the conveyor or the collection container acts as a buffer.
  • a significant additional refinement in this respect is that the bulk material remains stationary in the conveyor or collecting container until the bulk material has cooled completely, before it is then moved on again for backfilling.
  • a gentle, preferably erosion-reduced mechanical treatment of the bulk material during the backfilling can take place, because the bulk material can first cool down completely in the UNWIRED state before it is moved again for refilling. That It is achieved with the fact that the bulk material in the warm state as little as possible moves to erosion in mutual
  • the discharge pipes are taken into account in their volume such that the quantity of bulk material still trickling out after closing slides on the discharge pipe or discharge pipes is automatically taken into account in the desired target quantity.
  • the sliders are located directly at the bottom of the regenerator, or at the top of the discharge lines, they are then closed when the already dehydrated and collected in a cup bulk material plus the still in the drain pipe after closing the slide
  • Bucket elevator is conveyed upwards to a return of bulk material in the annular space of the regenerator. Unlike the prior art described above, the bulk material is not passed through a gas flow through a pipe up, but by a conveyor, for example, a bucket elevator, whereby the bulk material quite considerably
  • the device is considerably simplified in the mode of operation, and it is not necessary to provide a separate mass determination between discharge lines and conveyors.
  • the invention consists in that the discharge opening is connected via a pipe to a conveyor, preferably a vertically mounted bucket elevator, into which the bulk material trickles and from there to
  • Regenerator upwards for the return of the bulk material in the annulus is conveyed, and that the conveyor, for example, a bucket elevator and the slide for draining and for backfilling the discharged bulk material on a control device are operated controlled, in which also the hot and cold cycles of the regenerator are regulated. In this way, the bulk material is gently discharged and transported back.
  • the design of the drain can be determined depending on the temperature and thus controlled in a simple manner. In this way, the
  • bulk particles may have already been discharged in the cold phase or before the hot phase, so that the temperature of the bulk material, i. reduces the pebbles during the discharge, and thus an additional mechanically gentle treatment of the bulk material during the discharge and the backfilling takes place.
  • the discharge amount is dimensioned so that in the
  • Hot phase at least the extent caused in the bulk material and the associated volume change is compensated by the bulk material discharge in this way.
  • the hot grid and cold grid are effectively relieved mechanically in an effective manner.
  • Partial delivery volumes such as cups, bags, etc., containing, over which the discharged bulk material quantity can be determined.
  • Bucket elevator can be filled in the manner described above, and the bucket elevator then the amount of bulk material filled there from the collecting container upwards
  • a bulk material buffer is connected upstream, via which the upward
  • This bulk material buffer is or can also be used as a pressure lock, because in the Transfer and return of the bulk material during the blowing or cold phase is an overpressure. For system operation with significant overpressure in the
  • Hot grid of stones is formed with a polygonal trapezoidal shape in the manner of pie pieces, which are laid in a ring, and thereby a plurality of rings are superimposed.
  • the stones are hollow or hollow drilled and on the hot grid inside the regenerator a hole with a round cross-section and on the annular space of the
  • Regenerators facing outside have a hole with a square cross section, which in turn is closed with a ceramic lattice stone whose mesh size is smaller than the diameter of
  • FIG. 1 shows a regenerator 1 in cross section.
  • the interior 5 of the regenerator 1 is of hot gas
  • the hot grid 2 is of another coat, the
  • Cold grid 3 surrounded. Between hot grid 2 and cold grid 3 thus forms a cylindrical annulus 4, is arranged in the bulk material.
  • ceramic grids are provided which prevent bulk material from entering the hot grid 2 and / or the heated interior space.
  • the cylinder space 4 filled with the bulk material (pebbles) between hot grid 2 and cold grid 3 opens at the bottom in FIG
  • Regenerator 1 upwards conveyed bulk material takes place at the top of the regenerator.
  • FIG. 2 shows the regenerator 1 with the
  • the refilling at the upper end of the regenerator 1 is also in the upper lid 8 arranged there
  • the drain piping 10 are arranged so that under the action of gravity, the bulk material flows down, rolls or trickles. Since a plurality of radially distributed discharge pipes 10 are provided to ensure a uniform discharge of bulk material around the entire circumference of the
  • Collecting container 13 This container is provided with Artmony- or weight determination means. The before the
  • Hot phase to be deducted bulk material is calculated so that it corresponds to the previously determined, caused by thermal expansion of the bulk material volume increase. Will therefore be determined in this regard
  • the conveyor or bucket elevator is set in motion and conveys the discharged bulk material upwards to the upper end of the regenerator 1. There it flows again under the influence of gravity into an intermediate container 16, from where it is redefined, and optionally with at least one further slide via return pipes 17 and 7 directly into the regenerator 1 arranged Interspace 4 between cold grid 3 and hot grid 2 is backfilled.
  • Said intermediate container is advantageously a pressure lock or connected to a pressure lock, or is operated as a pressure lock.
  • FIG. 3 shows a single hot stone 21.
  • Structure of the hot grid consists of these stones, which are stacked in stacked, each staggered rings, stacked ring by ring, like an annular wall.
  • the stones 21 are with
  • the mesh size of the ceramic grid 24 is smaller than the smallest grain size of the bulk material (Pebbles).
  • the ceramic grids 24 are fixed in the bricks 21 with ceramic adhesive.
  • FIG. 4 shows one of hot-wire stones 21
  • the hot grid thus consists of a plurality of superimposed and with each other bonded rings, to a polygonal cylinder tube as shown in Figure 1 as a hot grid 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Regenerators (1) zur Erzeugung von Heißwind für einen Stahlerzeugungs- oder - behandlungsprozess order einen chemischen Prozess, bei welchem zyklisch Kaltgas und Heißgas durch ein Schüttgut geleitet wird, welches sich in einem Ringraum (4) zwischen einem Heißrost (2) und einem das Heißrost (2) umgebenen Kaltrost (3) befindet, und wobei in wiederkehrenden Zyklen eine Menge Schüttgut aus dem Ringraum (4) entnommen wird, sowie ein Regenerator selbst. Um hierbei zu erreichen, dass das einerseits sich in der Heißphase ausdehnende Schüttgut nicht das Kaltrost (3) deformiert und/oder zerstört, und andererseits die Schüttgutkörner bei thermischer Wechselbeanspruchung nicht noch zusätzlich erodiert werden, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass aus dem Schüttgut in, der Phase der Kaltgasbeaufschlagung oder kurz davor oder kurz danach eine definierte, mit Messmitteln (20) ermittelte Menge an Schüttgut durch Bodenöffnungen des Ringraumes (4) abgelassen wird.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Regenerators (Pebble Heater) sowie Regenerator selbst
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Regenerators, bspw in Form eines Pebble Heaters, zur Erzeugung von Heißwind für einen Stahlerzeugungs-/- behandlungsprozess oder einen chemischen Prozess, bei welchem zyklisch Kaltgas und Heißgas durch ein Schüttgut in jeweils entgegengesetzter Richtung geleitet wird, welches sich in einem Ringraum zwischen einem Heißrost und einem das Heißrost umgebenden Kaltrost befindet, und wobei in wiederkehrenden Zyklen eine Menge Schüttgut aus dem Ringraum entnommen wird, sowie ein Regenerator selbst, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8.
Regeneratoren dieser Art werden bspw in der
Stahlherstellung oder Stahlbehandlung für Temperaturen oberhalb von 800°C eingesetzt. Im Hochofen- und
Konverterbetrieb dienen solche Regeneratoren zur
Erzeugung von Heißwind, bei denen Temperaturen auch im Bereich von 1.200 °C gefordert sind. Regeneratoren dieser Art sind aus der US 2,272,108 bekannt.
Es ist ferner bekannt, dass diese Regeneratoren der oben genannten Bauart einen Ringraum zwischen einem inneren Heißrost und einem äußeren Kaltrost aufweisen, in dem das Schüttgut als Wärmeträger enthalten ist. Somit
unterscheidet man zwei Betriebsphasen, eine Heißphase und eine Blas- oder Kaltphase. In der Heißphase werden heiße Gase durch die Schüttung geleitet, und die fühlbare Wärme darin gespeichert. In der Blas- oder Kaltphase werden Kaltgase in umgekehrter Richtung durch die Schüttung hindurch geleitet, wodurch die Wärme aus der Schüttung auf das Kaltgas übertragen wird. Heißrost und Kaltrost sind über Öffnungen oder Maschen so abgeschlossen, dass die Öffnungs- oder Maschenweite so gewählt ist, dass Gase ungehindert hindurchtreten können, aber das Schüttgut nicht. D.h. die Partikel- oder Korngröße des Schüttgutes, Pebbles genannt, ist größer als die Öffnungs- oder
Maschenweite von Heißrost und Kaltrost.
Der Heißrost besteht dabei aus Schamottsteinen, oder aus Steinen aus anderen feuerfesten Materialien. Der Kaltrost besteht im Wesentlichen aus Lochblech.
Als Schüttgut (Pebbles) werden üblicherweise Kugeln aus keramischem Werkstoff, bspw aus Aluminiumoxyd verwendet.
Es ist zu berücksichtigen, dass sich das Schüttgut bei thermischer Beaufschlagung, d.h. beim Aufheizen ausdehnt. So kommt es im besagten Ringraum des Regenerators zu mechanischen Spannungen, und daraufhin zu zunehmender Kompaktierung die sowohl den Kaltrost als auch den
Heißrost beschädigen kann. Diese
Temperaturwechselbeanspruchung führt also dazu, dass sich das Schüttgut mehr und mehr kompaktiert, und damit den Heißrost auf Dauer zerstört .
Aus der EP 0 908 692 A2 ist es bekannt, aus dem
Regenerator während des Durchleitens von Heißgas, also in der Heißphase, eine definierte Menge Schüttgut
abzulassen, um die ausgeübte Druckspannung auf Heiß- und Kaltrost zu reduzieren. Dabei nehmen Hohlkammern des Heißrostes Schüttgut auf, welches durch thermische
Ausdehnung in der Heißphase, Schüttgutmengen durch thermische Ausdehnung durch eine Öffnung durchschiebt. Das abgelassene Schüttgut wird über einen
Transportgasstrom dann wieder nach oben zum Regenerator geführt, um es dort wieder einzufüllen.
Bereits durch die thermische Ausdehnung in der Heißphase und den dadurch bewirkten erzwungenen Durchtritt des Schüttgutes durch Öffnungen, sowie insbesondere durch den Transport desselben über einen Gasstrom werden die Körner (Pebbles) des Schüttgutes stark erodiert.
Hinzu kommt, dass die Pebbles im eingangs genannten Stand der Technik heiß abgelassen werden und durch den
Transportgasstrom sehr schnell abgekühlt werden. Zur mechanischen Beanspruchung kommt somit noch die starke thermische Wechselbeanspruchung, was die Erosion der Pebbles noch weiter verstärkt. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Betrieb eines Regenerators, sowie einen Regenerator selbst dahingehend zu verbessern, dass das Schüttgut deutlich schonender behandelt, und auch die Reduktion der Druckspannungen im Regenerator effektiver erfolgt .
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben. Im Hinblick auf einen Regenerator selbst ist die
gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenen Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Regenerators sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass aus dem Schüttgut in der Kaltphase oder kurz vor der Phase der Heißgasbeaufschlagung eine definierte, mit Messmitteln ermittelte Menge an Schüttgut durch Bodenöffnungen des Ringraumes abgelassen wird.
Es wird also anders als im Stand der Technik das
Schüttgut in der Kaltphase abgelassen und die
Temperaturwechselbeanspruchung damit reduziert. Damit wird das Schüttgut erheblich schonender behandelt. Eine mechanische Verschiebung des Schüttgutes in der
Kaltphase, oder kurz davor oder kurz danach ist somit erheblich weniger erosiv.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgelassene Schüttgutmenge über eine Wäage- oder Füllmaßbestimmung geleitet wird, bis die Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist. Dies heisst, dass die Menge des abgelassenen Schüttgutes genau auf die erwartbare thermische Ausdehnung berechnet und bemessen ist, oder bemessen werden kann.
Das Schüttgut, d.h. die Pebbles rieseln oder rollen dann unter Schwerkrafteinfluss nach unten heraus in ein
Fördersystem, das bspw ein Becherwerk, oder ein anderer Vertikalförderer wie Taschenförderer oder
Gurttaschenförderer sein kann. Dabei kann das Schüttgut zunächst in ein im Förderer enthaltenes oder
beigestelltes Sammelgefäß einlaufen, von wo aus es dann über den Förderer nach oben gefördert werden kann.
In weiterer vorteilhafte Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgelassene Schüttgutmenge als
Zwischenspeichermenge in einem Förderer oder einem
Sammelbehälter zunächst zeitlich verweilend
zwischengespeichert wird. Somit findet keine sofortige ückverfüllung statt. Damit wirkt der Förderer oder der Sammelbehälter wie ein Zwischenspeicher.
Eine diesbezügliche wesentliche weitere Ausgestaltung ist, dass das Schüttgut im Förderer oder Sammelbehälter unbewegt solange verweilt, bis das Schüttgut vollständig abgekühlt ist, bevor es danach wieder zur Rückverfüllung weiter bewegt wird. So kann im oben beschriebenen Sinne, eine schonende, möglichst erosionsreduzierte mechanische Behandlung des Schüttgutes während der Rückverfüllung erfolgen, weil das Schüttgut dabei im UNBEWEGTEN Zustand zunächst erst vollständig abkühlen kann, bevor es wieder zur Rückverfüllung bewegt wird. D.h. es wird damit erzielt, dass das Schüttgut im warmen Zustand möglichst kaum bewegt, um die Erosion bei gegenseitigem
Aneinanderreihen zu vermeiden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass bei der Bemessung der abzulassenden Schüttgutmenge die Ablassrohre in ihrem Volumen derart mitberücksichtigt werden, dass die nach Schließen von Schiebern an der Ablassleitung oder den Ablassleitungen noch ausrieselnde Schüttgutmenge in der gewünschten Zielmenge automatisch mitberücksichtigt wird. Wenn also beispielsweise die Schieber direkt am Boden des Regenerators, oder am obersten Ende der Ablassleitungen angeordnet sind, werden diese dann geschlossen, wenn die bereits ausgerieselte und in einem Becher gesammelte Schüttgutmenge plus die noch im Ablassrohr nach Schließen des Schiebers
vorhandene und noch ausrieselnde Schüttgutmenge in Summe der vorbestimmten Ablassmenge entspricht. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgelassene Schüttgutmenge nach Füllmaß- oder Gewichtsbestimmung über einen Förderer bspw ein
Becherwerk nach oben zu einer Rückführung von Schüttgut in den Ringraum des Regenerators gefördert wird. Anders als im eingangs beschriebenen Stand der Technik wird das Schüttgut nicht über einen Gasstrom durch ein Rohr nach oben geleitet, sondern durch einen Förderer bspw ein Becherwerk, wodurch das Schüttgut ganz erheblich
geringerer mechanischer Belastung ausgesetzt wird. Damit hat das Schüttgut selbst eine deutlich längere Standzeit.
In besonderer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die äage- oder Füllmaßbestimmung integraler
Bestandteil des Förderers, und somit des
Rückförderungsprozesses des abgelassenen und wieder rückgeführten Schüttgutes ist.
Dadurch wird die Einrichtung in der Betriebsweise erheblich vereinfacht, und es braucht keine separate Massenbestimmung zwischen Ablassleitungen und Förderer vorgesehen werden.
In Bezug auf einen Regenerator der gattungsgemäßen Art besteht die Erfindung darin, dass die Ablassöffnung über eine Rohrleitung mit einem Förderer, vorzugsweise einem vertikal aufgestellten Becherwerk verbunden ist, in welches das Schüttgut einrieselt und von dort zum
Regenerator nach oben zur Rückverfüllung des Schüttgutes in den Ringraum förderbar ist, und dass der Förderer bspw ein Becherwerk sowie die Schieber zum Ablassen als auch zum Rückverfüllen der abgelassenen Schüttgutmenge über eine Steuereinrichtung angesteuert betrieben werden, in welcher auch die Heiß- und Kaltzyklen des Regenerators geregelt werden. Auf diese Weise wird das Schüttgut schonend abgelassen und zurück transportiert. Die Bemessung des Ablasses lässt sich ggfs temperaturabhängig bestimmen und so auf einfache Weise steuern. Auf diese Weise werden die
Schüttgutpartikel (Pebbles) außerdem möglichst in der Kaltphase oder vor der Heißphase bereits abgelassen, so dass die Temeperaturwechselbeanspruchung des Schüttgutes, d.h. der Pebbles während des Ablasses reduziert, und damit eine zusätzlich mechanisch schonende Behandlung des Schüttgutes beim Ablass und bei der Rückverfüllung erfolgt.
Die Ablassmenge ist so dimensioniert, dass in der
Heißphase mindestens die im Schüttgut bewirkte Ausdehnung und die damit einhergehende Volumenänderung durch den Schüttgutablass auf diese Weise kompensiert wird.
Wesentlicher funktioneller Aspekt bleibt aber dennoch, dass hiermit einer Kompaktierung des Schüttgutes durch einem zunehmende Verdichtung der Zwischenräume zwischen den Schüttgutpartikeln entgegen gewirkt wird.
Damit werden außerdem in effektiver Weise Heißrost und Kaltrost mechanisch entlastet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Förderer oder ein vom Förderer bedienter
Sammelbehälter integrale Wäage- oder
Füllmaßbestimmungsmittel zumindest an einem der
Förderteilvolumina, wie bspw Becher, Taschen etc, enthält, über welche die abgelassene Schüttgutmenge ermittelbar ist.
Auf diese Weise kann die abgelassene Schüttgutmenge in jedem Fall genau dimensioniert werden, auf die nach Erfahrungswerten zuvor ermittelte erwartbare thermische Ausdehnung. Das System ist somit in sich geschlossen Steuer- /regelbar .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Wäage- oder Füllmaßbestimmungsmittel des
Förderers mit einer Steuereinrichtung derart
korrespondieren, dass hierüber die Menge des
abzulassenden Schüttgutes über die Ansteuerung des
Schiebers der Ablassöffnung steuerbar ist, bis die Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist, diese Schieber automatisch geschlossen werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass dem Förderer am Schüttgutablass ein Sammelbehälter vorgeschaltet ist, welcher mit den Wäage- oder
Füllmassbestimmungsmitteln zunächst unabhängig vom
Becherwerk in der vorstehend beschriebenen Weise füllbar ist, und das Becherwerk anschließend die dort befüllte Schüttgutmenge aus dem Sammelbehälter nach oben
transportiert .
So kann man die Wäage- oder Füllmassbestimmungsmittel zwar im Förderer oder Becherwerk integrieren, wobei aber bei dieser Variante die Gewichts- oder Füllmassbestimmung vom reinen Förderer separiert bleibt .
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass zwischen dem obersten Förderpunkt und dem Rückverfüllungungseingang in den Ringraum des Regenerators ein Schüttgutpuffer vorgeschaltet ist, über welchen das nach oben
rückgeförderte Schüttgut zunächst kurzfristig
zwischengelagert und sodann gesteuert in den Ringraum rückverfüllt wird. Dieser Schüttgutpuffer ist oder kann auch als Druckschleuse eingesetzt werden, weil bei der Umförderung und Rückführung des Schüttgutes während der Blas- oder Kaltphase ein Überdruck vorliegt. Für den Anlagenbetrieb mit nennenswertem Überdruck in der
Blasphase ist dies sogar notwendig und vorteilhaft. Da hierzu ja ein Schieber zum Regenerator oben geöffnet werden muss, rauss zuvor die über das Becherwerk
rückgeförderte Menge in Gänze zunächst vorliegen, damit in einem möglichst kurzen RückfüllVorgang das Schüttgut rückverfüllt werden kann.
In Bezug auf den Aufbau des Heißrostes ist in
vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet, dass das
Heißrost aus Steinen mit einer polygonalen Trapezform nach Art von Tortenstücken gebildet ist, die zu einem Ring verlegt sind, und dabei eine Mehrzahl von Ringen übereinander gelegt sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steine hohl bzw hohl gebohrt sind und auf der Heißrostinnenseite des Regenerators ein Loch mit einem runden Querschnitt und auf der zum Ringraum des
Regenerators weisenden Außenseite ein Loch mit einem quadratischen Querschnitt aufweisen, welches wiederum mit einem keramischen Gitterstein verschlossen ist, dessen Maschenweite kleiner als der Durchmesser der
Schüttgutpartikel (Pebbles) ist. Bei diesem Heißrost ist anders als in der eingangs zitierten EP 0 908 692 A2 ein Eindringen des Schüttgutes in Öffnungen oder Innenräume der Steine gezielt vermieden. Dadurch kommt es auch zu keinem im heißen Zustand quasi gewaltsam durch thermische Ausdehnung bewirkten erosiven expansiven Durchtritt durch Öffnungen des Heißrostes.
Ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt. Es zeigt:
Figur 1: Regenerator im Querschnitt
Figur 2 : Regenerator mit außen angeordnetem
Becherwerk
Figur 3: Heißroststein im Detail
Figur 4: Ring aus Heißroststeinen
Figur 1 zeigt einen Regenerator 1 im Querschnitt. Der Innenraum 5 des Regenerators 1 wird von Heißgas
beaufschlagt, und von einem gasdurchlässigen Heißrost 2 umschlossen. Beim Durchtritt des Heißgases durch den Heißrost 2 wird das Schüttgut 4 aufgeheizt. Nach dem AufheizVorgang wird sodann Kaltgas durchgeleitet, welches durch das heisse Schüttgut dann aufgeheizt wird. Im
Schüttgut, wird also die vorher gespeicherte thermische Energie dann zum Heizen des Kaltgases genutzt.
Der Heißrost 2 ist von einem weiteren Mantel, dem
Kaltrost 3 umgeben. Zwischen Heißrost 2 und Kaltrost 3 bildet sich somit ein zylindrischer Ringraum 4, in dem Schüttgut angeordnet ist.
Im vorliegenden Fall sind keramische Gitter vorgesehen, die verhindern, dass Schüttgut in den Heißrost 2 und/oder den beheizten Inneraum hineintreten.
Der mit dem Schüttgut (Pebbles) befüllte Zylinderraum 4 zwischen Heißrost 2 und Kaltrost 3 mündet unten im
Regenerator 1 in die Ablassleitungen 10 aus. Die Rückfüllung des abgelassenen und außerhalb des
Regenerators 1 nach oben geförderten Schüttgutes erfolgt am Regenerator oben.
Dort sind Stutzen 7 und mit diesen verbundene
Rohrleitungen angeordnet, die das rückverfüllte Schüttgut von oben über Schwerkraft wieder in den Zwischenraum 4 des Regenerators 1 führen.
Figur 2 zeigt den Regenerator 1 mit den
Rohrleitungsführungen sowie der vom Regeneratorraum nach außen gelegten, ebenso erfindungsgemäßen Förderstrecke des unten abgelassenen und oben wieder rückverfüllten Schüttgutes. Der Regenerator, wie in Figur 2 gezeigt, weist wie bereits in Figur 1 zu erkennen, einen
zylindrischen Außenmantel auf. Die beiden Enden des zylindrischen Mantels sind distal mittels Deckel 8 und 9 verschlossen. Im Bereich des unteren Deckels sind die Ablass-Rohrleitungen 10 angeordnet. Das Schüttgut fließt direkt vom zylindrischen Zwischenraum 4 des Regenerators 1 in die Ablass-Rohrleitungungen 10.
Die Rückverfüllung am oberen Ende des Regenerators 1 ist ebenfalls im dort angeordneten oberen Deckel 8
angeordnet. In der Vertikalen neben dem eigentlichen Regenerator 1 ist der Förderer 14 platziert. Am unteren Ende des Regenerators 1 sind die Ablass -Rohrleitungen 10 so angeordnet, dass unter Einwirkung der Schwerkraft das Schüttgut nach unten fließt, rollt oder rieselt. Da eine Mehrzahl von radial verteilt angeordneten Ablass - Rohrleitungen 10 vorgesehen sind, um einen gleichmäßigen Ablass von Schüttgut um den gesamten Umfang des
zylindrischen Zwischenraumes 4 zu gewährleisten, sind die Rohrleitungen 10 über den gesamten Verlauf ihrer Länge in einer steten abfallenden Richtung platziert, so dass kein Syphoneffekt entsteht. Denn dann würde das Schüttgut dort unter der Schwerkraft nicht mehr abfließen können.
Alle Rohrleitung laufen zusammen und münden in ein unter dem Förderer, der hier als Becherwerk dargestellt ist, oder in einen im Becherwerk unten integrierten
Sammelbehälter 13. Dieser Behälter ist mit Füllmaß- oder Gewichtsermittlungsmitteln versehen. Die vor der
Heißphase abzulassende Schüttgutmenge wird dabei so bemessen, dass es dem zuvor bestimmten, durch thermische Außdehnung des Schüttgutes bewirkten Volumenzuwachs entspricht. Wird also die diesbezüglich ermittelte
Schüttgutmenge abgelassen, so entlastet dies den
mechanischen Druck auf den Heißrost und den Kaltrost. Am Beginn des Ablasses werden Schieber an den Ablass- Rohrleitungen 10 im Regenerator 1 geöffnet und es fließt Schüttgut ab. Dieses fließt dann durch die Ablass-
Rohrleitungen 10 nach unten in das Sammelbehältnis 13 am oder im Förderer bzw Becherwerk. Wird dort der ermittelte Füllstand oder das ermittelte Gewicht der abzulassenden Schüttgutmenge erreicht, so wird der oder werden die Schieber wieder geschlossen.
Da auch die Ablass-Rohrleitungen 10 ein Volumen haben, muss bei der ermittelten abzulassenden Schüttgutmenge dieses „Totvolumen" mitberechnet werden, so dass die hier nicht weiter dargestellte Steuerung dieses beim
definierten Schüttgutablass bzw der definierten
Schütgutablassmenge mitberücksichtigt .
Ist diese abzulassende Schüttgutmenge erreicht, so wird der Förderer bzw das Becherwerk in Gang gesetzt, und fördert die abgelassene Schüttgutmenge nach oben, zum oberen Ende des Regenerators 1. Dort fließt sie wieder unter Schwerkrafteinfluss in ein Zwischenbehältnis 16, von wo aus sie wieder definiert, und ggfs mit mindestens einem weiteren Schieber über Rückführrohrleitungen 17 und 7 direkt in den im Regenerator 1 angeordneten Zwischenraum 4 zwischen Kaltrost 3 und Heißrost 2 rückverfüllt wird. Das besagte Zwischenbehältnis ist vorteilhafterweise eine Druckschleuse oder mit einer Druckschleuse verbunden, oder wird als Druckschleuse betrieben.
Die Förderung ist gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik aus den oben bereits genannten Gründen erheblich schonender für die Schüttgutpartikel (Pebbles) . Figur 3 zeigt einen einzelnen Heißroststein 21. Der
Aufbau des Heißrostes besteht aus diesen Steinen, die in übereinander gestapelten, jeweils versetzt zueinander angeordneten Ringen, Ring für Ring übereinander gestapelt sind, wie eine ringförmige Mauer.
Wie zu erkennen ist, sind die Steine 21 mit
Durchgangsöffnungen versehen, die so platziert und konturiert sind, dass im verbauten Zustand das zum
Inneren hin, also zum von dem Heißrost umgebenden
Innenraum hin, als Ausmündungen 22 rund ausgebildet, und nach außen, also zum mit Schüttgut befüllten Zwischenraum hin als Ausmündungen 23 quadratisch ausgebildet sind. Die quadratischen Ausmündungen 23 sind dabei mit
hitzebeständigen oder keramischen Gittern 24
verschlossen, so dass genau anders als im eingangs genannten Stand der Technik, keinerlei Schüttgut in das Innere der Steine 21 eindringen kann. Hierzu ist die Maschenweite der keramischen Gitter 24 kleiner als die kleinste Korngröße des Schüttgutes (Pebbles) .
Fixiert sind die keramischen Gitter 24 in den Steinen 21 mit keramischem Kleber.
Figur 4 zeigt einen aus Heißroststeinen 21
zusammengefügten Ring. Der Heißrost besteht somit aus einer Mehrzahl von übereinander gelegten und miteinander verklebten Ringen, zu einer polygonalen Zylinderröhre wie in Figur 1 als Heißrost 2 dargestellt.
Bezugszeichen Regenerator
Heißrost
Kaltrost
Zwischenraum für Schüttgut (Pebbles)
Inneraum, Heißgaseintritt Heizphase
7 Rückfüllstutzen / -leitungen
8 Oberer Regeneratordeckel
9 Unterer Regeneratordeckel
10 Untere Ablassrohrstutzen, Ablassrohrleitungen
11 Außenmantel des Regenerators
13 Sammelbehälter
14 Förderer (Becherwerk)
15 Rohrabschnitt
16 Oberes Zwischenbehältnis
17 Obere Rückfüllleitungen
20 Füllmaß- oder Gewichtsermittlungsmittel
21 Heißroststein
22 Ausmündung der Durchgangsöffnung im
Heißroststein nach innen
23 Ausmündung der Durchgangsöffnung im
Heißroststein zum Schüttgutzwischenraum
24 Gitter/Filter, keramisch

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Regenerators, bspw in Form eines Pebble Heaters, zur Erzeugung von
Heißwind für einen Stahlerzeugungs-/- behandlungsprozess oder einen chemischen Prozess, bei welchem zyklisch Kaltgas und Heißgas in jeweils entgegengesetzter Richtung durch ein Schüttgut geleitet wird, welches sich in einem Ringraum zwischen einem Heißrost und einem den Heißrost umgebenden Kaltrost befindet, und wobei in
wiederkehrenden Zyklen eine Menge Schüttgut aus dem Ringraum entnommen und später wieder rückverfüllt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass aus dem Schüttgut in der Phase der
Kaltgasbeaufschlagung oder kurz davor oder danach eine definierte, mit Messmitteln ermittelte Menge an Schüttgut durch Bodenöffnungen des Ringraumes abgelassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgelassene Schüttgutmenge über eine Wäage- oder Füllmaßbestimmung geleitet wird, bis die definierte Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgelassene Schüttgutmenge als
Zwischenspeichermenge in einem Förderer oder einem Sammelbehälter zunächst zeitlich verweilend
zwischengespeichert wird. Verfahren nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schüttgut im Förderer oder Sammelbehälter unbewegt solange verweilt, bis das Schüttgut vollständig abgekühlt ist, bevor es danach wieder zur Rückverfüllung weiter bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Bemessung der abzulassenden
Schüttgutmenge die Ablassrohre in ihrem Volumen derart mitberücksichtigt werden, dass die nach Schließen von Schiebern an der Ablassleitung oder den Ablassleitungen noch ausrieselnde Schüttgutmenge in der gewünschten Zielmenge automatisch
mitberücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die abgelassene Schüttgutmenge nach Füllmaßoder Gewichtsbestimmung über einen Förderer nach oben zu einer Rückführung von Schüttgut in den Ringraum des Regenerators geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die äage- oder Füllmaßbestimmung integraler Bestandteil des Förderers, und somit des
Rückförderungsprozesses des abgelassenen und wieder rückgeführten Schüttgutes ist.
Regenerator, bspw in Form eines Pebble Heaters, zur Erzeugung von Heißwind für einen Stahlerzeugungs-/- behandlungsprozess , oder einen chemischen Prozess, mit einem Schüttgut, durch welches zyklisch
wechselnd Kaltgas und Heißgas geleitet wird, wobei sich das Schüttgut in einem Ringraum zwischen einem Heißrost und einem den Heißrost umgebenden Kaltrost befindet, und der Ringraum mit mindestens einer mit Schiebern verschließbaren und offenbaren
Ablassöffnung versehen ist, sowie mit Mitteln zur Rückforderung des abgelassenen Schüttgutes in den Regenerator, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ablassöffnung über eine Rohrleitung (10) mit einem Förderer (14) verbunden ist, in welchen das Schüttgut einrieselt und von dort zum
Regenerator nach oben zur Rückverfüllung des
Schüttgutes in den Ringraum (4) förderbar ist, und dass der Förderer (14) sowie die Schieber zum
Ablassen als auch zum Rückverfüllen der abgelassenen Schüttgutmenge über eine Steuereinrichtung
angesteuert betrieben werden, in welcher auch die Heiß- und Kaltzyklen des Regenerators geregelt werden .
. Regenerator nach Anspruch 8 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Förderer (14) ein Vertikalförderer in Form eines Becherwerkes, oder Taschenförderers, oder Gurttaschenförderers ist.
0. Regenerator nach Anspruch 8 oder 9 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Förderer (14) oder ein vom Förderer bedienter Sammelbehälter integrale Wäage- oder Füllmaßbestimmungsmittel (20) enthält, oder
zumindest an einem der Füllbecher oder Taschen des Förderers enthält, über welche die abgelassene Schüttgutmenge ermittelbar ist.
11. Regenerator nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wäage- oder Füllmaßbestimmungsmittel (20) des Förderers mit einer Steuereinrichtung derart korrespondiert, dass hierüber die Menge des
abzulassenden Schüttgutes über die Ansteuerung des Schiebers der Ablassöffnung bis die Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist, steuerbar ist.
12. Regenerator nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Förderer (14) am Schüttgutablass ein
Sammelbehälter (13) vorgeschaltet ist, welcher mit den Wäage- oder Füllmassbestimmungsmitteln (20) zunächst unabhängig vom Förderer in der vorstehend beschriebenen Weise füllbar ist, und der Förderer anschließend die dort befüllte Schüttgutmenge aus dem Sammelbehälter nach oben transportiert.
13. Regenerator nach Anspruch 12 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem obersten Förderpunkt des Förderers und dem Rückverfüllungungseingang in den Ringraum (4) des Regenerator ein Schüttgutpuffer (16) vorgeschaltet ist, über welchen das nach oben rückgeförderte Schüttgut zunächst kurzfristig zwischengelagt und sodann gesteuert in den Ringraum rückverfüllt wird.
14. Regenerator nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schüttgutpuffer (16) eine Druckschleuse ist .
15. Regenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heißrost (2) aus Steinen (21) mit einer polygonalen Form in geometrischer Form eines
Tortenstückes gebildet ist, die zu einem Ring verlegt sind, und dabei eine Mehrzahl von Ringen übereinander gelegt sind.
16. Regenerator nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steine (21) hohl sind bzw hohl gebohrt sind und auf der Heißrostinnenseite des Regenerators ein Loch mit einem runden Querschnitt (22) und auf der zum Ringraum des Regenerators weisenden Außenseite ein Loch mit einem quadratischen Querschnitt (23) aufweisen, welche wiederum mit keramischen
Gittersteinen (24) verschlossen sind, deren
Maschenweite kleiner als der Durchmesser der
Schüttgutpartikel (Pebbles) ist.
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