FI105236B

FI105236B - Syöttölaitteisto sulatusuuniin syötettävän syöttöseoksen esivalmistamiseksi

Info

Publication number: FI105236B
Application number: FI981389A
Authority: FI
Inventors: Launo Leo Lilja; Martti Johannes Jankkila; Matti Elias Honkaniemi; Pekka Juhani Niemelae; Risto Markus Heikkilae
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-06-30
Also published as: DE19927447A1; NO992901L; BR9902240A; US6099301A; IN190475B; NO320409B1; ZA993555B; NO992901D0; DE19927447B4; FI981389A; FI981389A0

Description

105236

SYÖTTÖLAITTEISTO SULATUSUUNIIN SYÖTETTÄVÄN SYÖTTÖSEOK-SEN ESIVALMISTAMISEKSI

5 Tämä keksintö kohdistuu syöttölaitteistoon, jonka avulla eri panoskompo-neista muodostettu syöttöseos esivalmistetaan ja johdetaan sulatusuuniin kuten esimerkiksi sähköuuniin. Syöttölaitteisto muodostuu yhdestä tai useammasta siilosta, joiden alaosan sisälle on sijoitettu ylöspäin kapeneva kaasunjakokartio, jonka suuttimien kautta siiloon johdetaan kaasua. 10 Syötettävän kaasun avulla siilossa olevaa syöttöseosta kuumennetaan ja kuivataan.

Ennestään on tunnettua syöttää raaka-aine sähköuuniin sen yläpuolisista suppiloista ja siiloista putkien avulla, jotka menevät uunin katon läpi uunin 15 sisätilaan. Myös rakeisen syöttötavaran syöttäminen ja esilämmitys joko uunitilassa tai sen ulkopuolella poltettua kaasua hyväksikäyttäen on ennestään tunnettua esim. US-patentin 3,459,411 perusteella.

Sulatusuunin syöttösiiloa, joka on muodostettu useammasta osasiilosta, on 20 kuvattu mm. US-patentissa 4,708,640. Tässä laitteistossa syöttösiilo on : : - yläosastaan yhtenäinen ja alaosastaan jaettu osasiiloihin. Osasiilot on yhdis- tetty kanavien välityksellä sulatusuuniin. Osasi ilojen keskelle on sijoitettu yhteinen kaasunjakokammio, josta kaasut jaetaan osasiifojen väliin sijoitettujen jakokanavien kautta osasiiloihin, kuten voidaan nähdä 25 esimerkiksi patentin kuvista 3 ja 5. Pieni osa kaasusta voidaan myös johtaa , . ilman jakokanavia suoraan osasiilon yläosaan. Kaasut poistetaan syöttö- siilon yläosasta.

»

Vaikka edellä kuvattu laitteisto on käyttökelpoinen, siinä on kuitenkin joitakin 30 heikkouksia. Kaasun tunkeutuvuus patjaan on riippuvainen patjan vastuksesta, eli kaasu leviää helpointa tietä patjan läpi sen pintaan. Tunnettua on, 2 105236 että siiloissa seinämän läheisyyteen muodostuu suurehkoja tyhjiä tiloja ja vaarana on, että seinämän läheisyydestä syötetyt kaasuvirrat joutuvat juuri näihin tiloihin. Helpoin tie kaasuille tämän jälkeen onkin seinämää pitkin ylös sen patjanosuuden pienen vastuksen takia. Jakokanavista syötetty kaasu 5 syötetään aina osasiilon seiniltä ja tämä aiheuttaa sulatusuuniin syötettävän patjatavaran onkaloitumista. Osa kaasusta on mahdollista syöttää jakokana-vien yläpuolelta, mutta tällöinkin syöttö tapahtuu osasiilon seinämältä sisäänpäin. Toinen ongelma on suuttimien reikien tukkeentuminen ja vaurioituminen. Kuvatussa laitteistossa reikien puhdistus ja korjaus on hankalaa, 10 koska se vaatii koko siilon tyhjennyksen ja siten prosessin alasajon sulatusuunia myöten. Eräs kuvatun menetelmän haittapuoli on, että kun kaasunjakokammio on sijoitettu osasiilojen keskelle, tämä osa on poissa käytettävissä olevasta siilotilavuudesta.

15 Tämän keksinnön mukaisesti on nyt kehitetty syöttölaitteista, jossa syötettävä materiaali esikäsitellään joko yhdessä tai useammassa syöttösiilossa. Jos siilojen lukumäärä on yksi, on sen alaosaan muodostettu useampi, edullisesti vähintään kolme osasiiloa, jotka on alapäästään yhdistetty sulatusuunin syöttökanaviin. Erityisesti suurissa sulatusuuneissa 20 voidaan kuitenkin yhden yhtenäisen siilon sijasta käyttää useampaa erillistä siiloa, jotka alaosastaan on yhdistetty yhteen tai useampaan syöttö-kanavaan. Kaasun syöttöä varten on kunkin siilon tai osasiilon sisälle, siilon pohjaosaan sijoitettu ylöspäin kapeneva kaasunjakokartio. Käytettäessä yhtenäistä syöttösiiloa on myös osasiilojen keskiosa varustettu kaasun-25 jakokartiolla. Kaasu jaetaan kaasunjakokartioon kunkin kartion yhteyteen .. sijoitetun oman polttokammion kautta. Kukin kaasunjakokartio on varustettu suurella määrällä erillisiä suuttimia. Suutinkanavat sijaitsevat jakokartion karttapinnalla symmetrisesti koko kehälle jaettuna useammassa kerroksessa. Kunkin siilon tai osasiilon kaasunjakokartiot ovat erikseen 30 vaihdettavia, joten kartiota vaihdettaessa pitää prosessi keskeyttää vain kyseisen siilon tai osasiilon kohdalla, muut siilot ja osasiilot voivat syöttää

LJ LJ

3 105236 materiaalia normaalisti sulatusuuniin. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit ^ käyvät esille oheisista patenttivaatimuksista.

Kaasunjakokartiossa lopulliseen koostumukseensa ja lämpötilaansa saatettu 5 kaasuseos jaetaan suoraan kaasunjakokartion jakopinnalla oleville suuttimille. Kaasunjakokartio on sijoitettu kunkin osasiilon tai siilon keskelle, jolloin sen sijainti on lämpötaloudellisesti edullinen ja myös kaasun jako kartion keskeltä ulospäin onnistuu tasaisemmin kuin tekniikan tason mukaisessa laitteistossa.

10

Kaasunjakokartion suuttimien määrä vaihtelee edullisesti välillä 100 - 500 kpl riippuen tarvittavasta esilämmityskapasiteetista. Suuttimet on sijoitettu lähinnä vaakasuoraan, mutta edullisesti kuitenkin lievään kulmaan alaspäin, jolloin esimerkiksi sulatusuunin syötteen eli esikuumennusuunissa virtaavan 15 raemaisen tai palamaisen kiintoaineen aiheuttama suuttimen tukkeentuminen on vähäistä. Suuttimien läpimitta valitaan kapasiteetin mukaan ja vielä niin, että kaasun nopeus suuttimessa on riittävä ensinnäkin pitämään suutin puhtaana kaasun mukana kulkevasta pölystä ja toiseksi aiheuttamaan painetta itse kaasunjakokartioon, jotta kaasun jakautuma suuttimille on 20 tasainen ja tunkeutuvuus syöttöpatjaan riittävä. Liian suuret nopeudet ·, · aiheuttavat suurta kulumista ja painehäviön kasvua.

Kaasunjakokartion suuttimista purkautuvat kaasusuihkut leviävät nimenoman patjan sisäosista ulospäin. Suihkun tunkeutuvuuden arvioiminen erityisesti 25 melko karkeassa syöttöseoksessa on hankalaa. On selvää, että suihkun * ·. dynaamisella paineella on oma merkityksensä, mutta itse nopeus ei välttämättä ole ratkaiseva, koska yksikin eteen tullut isohko malminkappale saattaa pysäyttää patjaan purkautuvan suihkun jakaen sen mahdollisesti useampaan pikkusuihkuun, joiden teho puolestaan kuolee erittäin nopeasti.

30 , 105236

Keksinnön mukaisessa laitteistossa kaasunjakokartioista syötetty kaasu johdetaan syöttöseokseen mahdollisimman kaukana seinämän läheisyyteen muodostuvista onkaloista eli koko kaasumäärä joutuu joka tapauksessa aina kulkemaan patjan läpi, suuntautuupa se sitten suoraan patjan pintaan tai 5 syöttösiilon kautta.

Kaasun jakoa korkeussuunnassa voidaan muuttaa muuttamalla kaasun-syöttösuhteita jakokartiossa eli syöttöä voidaan tehostaa kartion yläosassa tai alaosassa tarpeen mukaan. Oleellista laitteistolle on, että kaasun-10 jakokartio voidaan vaihtaa, ja tällöin vain yksi osa prosessista on poissa käytöstä, mutta muut voivat jatkaa normaalisti. Esimerkiksi yhdessä siilossa tai osasiilossa syöttöseoksen pintaa alennetaan niin paljon, että kartio voidaan vaihtaa ja muut laitteiston osat jatkavat toimintaansa normaalisti. Tekniikan tason mukaisessa laitteistossa kaasunjakoreikien puhdistus vaatii 15 koko prosessin alasajon sulatusuunia myöten, koska jakokanavat ovat . \ kiinteitä ja sijaitsevat syöttösiilon pohjaosassa. Koska remontti pitää tehdä siilon sisällä, siilo on jäähdytettävä kunnolla ennen kuin sinne voidaan mennä.

20 Kun käytettävän sulatusuunin koko on suuri, on edullista muodostaa ·.' · esikäsittelylaitteisto useammasta, esimerkiksi kolmesta erillisestä syöttö- siilosta, jolloin etuina voidaan mainita mm. seuraavia seikkoja: Jos yhdessä syöttösiilossa on toimintakatko, voidaan sulatusuunin syöttö hoitaa jäljelläolevilla syöttösiiloilla. Kaasun analysointi voidaan tehdä yksikkö-25 kohtaisesti, mikä on koko prosessin kannalta tärkeää. Useamman syöttö-·: siilon käyttö mahdollistaa koko esikäsittelylaitteiston rakentamisen yhtä vastaavan kokoista laitteistoa matalammaksi, ja siten rakentamiskustannukset ovat edullisemmat (matalampi halli riittää jne ). Erillisten syöttösiilojen käyttö mahdollistaa korkeamman etukuumennusasteen eli laitteistojen 30 energiatalous on parempi.

5 105236

Keksinnön mukainen esikäsittelylaitteisto on edullista valmistaa esivalmistetuista, vuoratuista elementeistä. Kunnossapitotilanteissa esivalmistettu elementti voidaan vaihtaa entistä yksinkertaisemmin.

5 Keksinnön mukaista laitteistoa kuvataan vielä tarkemmin oheisten kuvien avulla, joissa kuvat 1 ja 2 esittävät tekniikan tason mukaista laitteistoa, jolloin kuva 1 on kaaviokuva koko laitteistosta ja kuva 2 periaatepiirros kaasunjakokartioista, kuva 3 esittää keksinnön mukaisen laitteiston kaaviokuvaa silloin, kun 10 laitteisto muodostuu useammasta erillisestä siilosta, kuva 4A esittää pystyleikkausta yhdestä siilosta, kun laitteisto muodostuu useammasta eri siilosta, kuvassa 4B on kuvan 4A siilo poikkileikattuna, ja kuva 5 esittää pystyleikkausta keksinnön mukaisesta laitteistosta, kun 15 laitteisto muodostuu yhdestä, alaosastaan osasiiloihin jaetusta syöttösiilosta.

) ·

Tekniikan tasoa esittäviin kuviin on tehty oma, alkuperäisestä US-patentista 4,708,640 poikkeava numerointi. Siten kuvasta 1 nähdään, että syöttösiiloon 1 johdettavat raemaiset tai palamaiset materiaalit sekoitetaan ja homo-20 genisoidaan ennen kuin ne johdetaan siiloon. Siilo on jaettu alaosastaan *. useammaksi osasiiloksi 2, ja osasiilot on alaosastaan liitetty kanaviin 3, jotka johtavat esikuumennetun materiaalin varsinaiseen sulatusuuniin 4. Sulatusuunista 4 poistuvat CO-pitoiset kaasut 5 puhdistetaan puhdistuslaitteessa 6 ja johdetaan eteenpäin esimerkiksi polttimeen 7, johon johdetaan myös 25 riittävä määrä happea. Palava kaasuseos poltetaan koko siilon yhteisessä . · polttokammiossa 8, ja muodostettu kaasuseos johdetaan siilon alaosan keskelle sijoitettuun kaasunjakokammioon 9. Kaasuseokseen voidaan johtaa myös kiertokaasua kaasun lämpötilan säätelemiseksi. Kaasunjakokammiosta kaasu jaetaan jokaiseen osasiiloon. Syöttösiilon yläosasta poistuva kaasu 30 pestään pesurissa 10, osa kuivataan sen kierrättämiseksi takaisin prosessiin ja osa poistetaan prosessista.

6 105236

Kuvan 2 kaaviollisesta poikkileikkauksesta nähdään tarkemmin, miten kaasunjakokammiosta 9 tulevat kaasuvirrat jaetaan osasiilojen 2 väliin sijoitettujen jakokanavien 11 ja niissä olevien poistosuuttimien 12 kautta 5 osasiilojen seinämiltä materiaalipatjaan. Osa kaasusta voidaan myös syöttää kaasunjakokanavan yläosasta suoraan osasiilojen yläosaan ilman jakokanavia. Kuitenkin kaasu syötetään aina osasiilon seinämältä, ei sen keskiosasta.

10 Kuvassa 3 on kaaviokuva keksinnön mukaisesta laitteistojärjestelystä, kun syöttölaitteisto muodostuu useammasta erillisestä siilosta. Syöttösiiloihin 13 johdetaan kuumennettavaa raemaista tai palamaista materiaalia siilojen yläosasta 14 virtaamaan siilon alaosaan ja sieltä siilon alaosaan kiinnitettyjen kanavien 15 kautta alla sijaitsevaan sulatusuuniin 16. Kaaviokuvaa 15 on yksinkertaistettu ja levitetty siten, että siilot on piirretty selvästi erilleen, vaikka ne käytännössä sijaitsevat kaikki sulatusuunin päällä ja kanavat 15 johtavat suoraan sulatusuuniin. Kanavia 15 on useampia, ja yleensä kolme kappaletta yhtä siiloa kohti. Sulatusuunista 16 poistuva CO-kaasu 17 johdetaan edullisesti useampaan pesuriin 18, ja pesureita on edullisesti 20 sama määrä kuin syöttösiilojakin. Pesureista kaasu johdetaan edelleen ·. · polttimiin 19 ja polttokammioihin 20, joiden lukumäärä on sama kuin laitteiston kaasunjakokartioiden lukumäärä, jolloin prosessi on huomattavasti helpommin hallittavissa ja säädettävissä.

25 Kuten tekniikan tason mukaisessa laitteistossakin, CO-kaasun lisäksi polttimeen johdetaan tarpeellinen määrä happea tai happipitoista kaasua 21 ja polttokammiossa kaasuun seostetaan kiertokaasua 22 siten, että kaasuseos on polttokammion jälkeen sopiva kaasunjakokartioon johdettavaksi. Syöttösiilon läpi virrannut kaasu otetaan talteen siilon yläosasta 14 ja 30 johdetaan kaasunpuhdistuslaitteistoon 23, ja sieltä puhdistettu kaasu osittain otetaan takaisin kiertoon ja osa poistetaan.

7 105236

Kuvissa 4A ja 4B on kuvattu yhtä edellä olevan laitteiston siiloa tarkemmin. Siilon 13 pohjaosassa on keskellä kaasunjakokartio 24, johon kuuma kaasu johdetaan omasta polttokammiostaan, ja jonka kautta kaikki kaasu johdetaan 5 siiloon. Kuumennettava raemainen tai palamainen patjamateriaali 25 virtaa ensin yhtenäisenä virtana ylhäältä alaspäin ja kartion 24 ympärillä rengasmaisena virtana. Patjamateriaalin virtauksen kannalta sylinterimäinen muoto on siilolle edullinen. Syöttö sulatusuuniin tapahtuu yleensä useamman kanavan 15 kautta, joista kuvassa 4A näkyy yksi ja 10 poikkileikkauksessa 4B näkyvät tämän ratkaisun kaikki kolme kanavaa. Kuvasta nähdään vielä, että kartio 24 on varustettu lukuisalla määrällä kaasusuuttimia 26, jotka ovat kartiossa useammassa kerroksessa, ja joiden kautta kaasu syötetään materiaalipatjaan. Suutinreiät muodostavat päältäkatsottuna arinamaisen, suuren pinta-alan kattavan rei’iston. Kuten 15 edellä on todettu, suuttimet on edullista asettaa olennaisesti vaakatasoon, '· mutta kuitenkin jonkin verran vinosti alaspäin, jolloin kuumennettava raemainen materiaali ei pääse tukkimaan niitä.

Kuvan 5 mukaisessa laitteistossa syöttösiilo muodostuu yhdestä suuresta 20 siilosta 27, joka alaosastaan on jaettu osittaisten väliseinien 28 avulla useammaksi, edullisesti ainakin kolmeksi osasiiloksi 29. Tämä tarkoittaa sitä, että yläosasta yhtenäinen siilo jaetaan useampaan lohkoon, osasiiloon, joiden jokaisen alaosaan, osasiilon sisälle sijoitetaan kaasunjakokartio 24. Osasiilojen alaosa on muodoltaan edullisesti sylinterimäinen. Osasiilot 25 sijoitetaan yhtenäisen siilon 27 seinämille ja osasiilojen keskelle jäävään . v tilaan laitetaan vielä yksi kaasunjakokartio 30, jonka kautta syötettävä kaasu kuumentaa patjamateriaalia siilon yhtenäisessä tilassa. Jokaista kaasun-* jakokartiota varten on oma polttokammionsa 31, jonka kautta kaasu johdetaan kartioon. Kaasunjakokartioiden kautta siiloon syötettävä kaasu 30 poistuu siilon yläosasta 32 ja johdetaan puhdistukseen ja sen jälkeen osittain kiertoon, kuten edellä on kuvattu. Esikuumennettu raemainen tai palamainen 8 105236 materiaali poistetaan kunkin osasiilon alaosaan kiinnitettyjen, edullisesti yhtä osasiiloa kohti useamman kanavan 33 kautta sulatusuuniin.

Kaikkiin siiloihin sijoitetut kaasunjakokartiot 24 ja 30 on edullisesti varustettu 5 pyöristetyllä, erikoisvalmisteisella suojakärjellä 34. Koko kaasunjakokartio tai vain sen suojakärki on irrotettavissa ja vaihdettavissa, kuten kuvasta 5 nähdään. Käytännössä useimmiten vaihdetaan koko kaasunjakokartio, jolloin myös suuttimen reiät ovat puhdistettavissa. Syötettävän patjamate-riaalin pintaa lasketaan lasketaan niin paljon, että joko keskikartio 30 10 voidaan vaihtaa tai yksittäisessä siilossa tai osasiilossa lasketaan patjamateriaalin pintaa niin, että jakokartio 24 voidaan poistaa ja vaihtaa uusi tilalle. Kun laitteisto muodostuu erillisistä siiloista, on kartioiden tai suojakärkien vaihto vielä helpompaa kuin yhden suuren siilon ratkaisussa. On selvää, että vaihtoa varten on kehitetty oma tarvittava laitteistonsa.

15 - « ·;

Claims

1. Laitteisto sulatusuuniin johdettavan raemaisen tai palamaisen materiaalin esikäsittelemiseksi, jolloin laitteisto muodostuu yhdestä tai useammasta syöttösiilosta (13,27), jotka on alaosastaan yhdistetty sulatusuuniin johtaviin syöttökanaviin (15,33), sekä kaasunjakolaitteista siiloon, tunnettu siitä, että siilo (13,27) tai osasiilo (29) on varustettu ylöspäin 10 kapenevilla kaasunjakokartioilla (24), jotka on sijoitettu siilon sisälle, olennaisesti keskelle sylinterimäisen siilon (13,27) tai osasiilon (29) pohjaosaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jakokartio IS (24) on varustettu kaasusuuttimilla (26).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suuttimien (26) lukumäärä jakokartiossa (24) on 100 - 500.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaasu-* suuttimet (26) on suunnattu olennaisesti sivullepäin.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaasu-suuttimet (26) on suunnattu vinosti alaspäin. 25

' ; 6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaasun- jakokartion (24) kaasusuuttimet (26) on sijoitettu symmetrisesti jakokartion pinnalle useampaan kerrokseen. 105236

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaasun-jakokartiot (24) ovat vaihdettavia.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaasun-5 jakokartiot (24) on varustettu vaihdettavalla suojakärjellä (34).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että syöttölaitteista muodostuu vähintään kolmesta erillisestä syöttösiilosta (13), joista jokainen on varustettu kaasunsyöttökartiolla (24).

9 105236

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että yläosastaan yhtenäinen syöttösiilo (27) on alaosastaan jaettu väliseinien avulla vähintään kolmeen erilliseen osasiiloon (29).

11. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että osasii- loihin jaetun syöttösiilon keskiosa on varustettu kaasunjakokartiolla (30).

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jokainen siilo (13) tai osasiilo (29) on varustettu omalla polttokammiolla (20,31). 20

* ' 13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että osasiilo- jen (29) keskelle sijoitettu kaasunjakokartio (30) on varustettu omalla polttokammiolla (31). π 105236