FI112112B

FI112112B - Laitteisto ja menetelmä kaasun kuumentamiseksi kaasukanavassa jatkuvatoimisen sintrauksen yhteydessä

Info

Publication number: FI112112B
Application number: FI20001998A
Authority: FI
Inventors: Eero Vaeaenaenen; Pekka Niemelae; Jouko Pirttimaa; Olavi Tulkki
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2003-10-31
Also published as: EA004854B1; EP1325275A1; WO2002023111A1; EA200300353A1; DE60125209D1; FI20001998L; FI20001998A0; EP1325275B1; AU2001285970A1; CN100354590C; ZA200301564B; US20030165789A1; ATE348305T1; DE60125209T2; CA2420175A1; NO20030854D0; BR0113800A; NO20030854L; CN1454306A; US6767206B2

Description

1 11211? LAITTEISTO JA MENETELMÄ KAASUN KUUMENTAMISEKSI KAASU-KANAVASSA JATKUVATOIMISEN SINTRAUKSEN YHTEYDESSÄ Tämä keksintö kohdistuu laitteistoon ja menetelmään kaasujen kuumen-5 tamiseksi kiertokaasukanavassa jatkuvatoimisen sintrauksen yhteydessä. Sintrausuunissa nauhalla olevan materiaalipatjan yläpuolelta johdetaan kuumaa kaasua materiaalin sintraamiseksi, ja osa kaasukanavasta on muodostettu polttovyöhykkeeksi, poltinrenkaaksi, jossa kaasun kuumennus suoritetaan. Poltinrengas käsittää ainakin yhden poltinrenkaan reunoilta 10 sisäänpäin suunnatun poltinyksikön.

Jatkuvatoimisessa sintrauksessa käytetään nykyään kuljetintyyppistä sintrauslaitetta, jossa kuljetinhihnalle muodostetaan ensin materiaalipatja. Sintrattava materiaalipatja koostuu yleensä pallomaisista, lujuudeltaan 15 heikoista pelleteistä tai malmifineksestä, jotka sintrauksen avulla saadaan kovettumaan niin, että pelletit tai sintteri voidaan syöttää edelleen esimerkiksi sulatusuuniin ilman pölyongelmia. Sintrauslaitteessa on yleensä erilliset vyöhykkeet sintrattavan materiaalin kuivaukselle, esikuumen-nukselle, sintraukselle ja sintratun tuotteen jäähdytykselle ja nämä eri 20 vaiheet toteutetaan johtamalla materiaalipatjan ja myös kuljetinhihnan läpi kaasua. Esimerkiksi ferrosesospellettien käsittelyssä sintrausvyöhykkeessä :··: johdetaan kuumaa kaasua materiaalipatjan ja hihnan läpi niin, että patjan lämpötila nostetaan lämpötila-alueelle 1000 - 1600 °C. Korkeassa lämpö-tilassa pelletit tai sintteri reagoivat kuuman kaasun kanssa ja samalla 25 kovettuvat. Kovettuneet pelletit jäähdytetään johtamalla jäähdyttävää kaasua materiaalipatjan ja hihnan läpi.

I i f » I ·

Kuten edellä todettiin, sintrauslaitteessa sintrattavan materiaalin lämpökä- * I · ·...· sittely suoritetaan kaasun avulla sijoittamalla sintrausnauhan ympärille, :>·: 30 nauhan välittömään läheisyyteen kaasuyhteitä. Siten esimerkiksi sintraus- nauhan loppupäässä tapahtuvaan jäähdytykseen johdetaan kaasua nauhan 2 112112 alapuolelta, ja kaasu imetään nauhan yläpuolelta kiertokaasukanaviin, joissa ainakin osa kaasusta kuumennetaan ja se johdetaan nauhan alkupäähän, joko nauhan kuivaus-, kuumennus- tai sintrausvyöhykkeelle.

5 Sintrauksessa käytettävä kaasu on perinteisesti kuumennettu erillisten kiertokaasukanavaan sijoitettujen polttokammioiden avulla, joissa polttimeen on polttoaineen mukana syötetty myös tarvittava poltto- ja hajotusilma. Polttokammioon kuuluu yksi poltin, jolloin lämpötilan säätö on vaikea toteuttaa. Polttokammiot sijoitetaan normaalisti kanavan pystysuoraan 10 osaan eli lähelle sintrattavaa patjaa, jolloin syntyy helposti pistemäisiä kuumia kohtia, jotka vaikeuttavat tasaiseen sintraustulokseen pääsemistä. Pistemäiset kohdat aiheuttavat helposti myös vaurioita laitteille, kuten teräsnauha, arinat ja tulenkestävät vuoraukset.

15 Tämä keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteistoon kaasujen kuumentamiseksi kiertokaasukanavassa jatkuvatoimisen sintrauksen yhteydessä. Sintrausuunissa nauhan yläpuolelta johdetaan kuumaa kaasua nauhalla olevan materiaalin sintraamiseksi, ja osa kaasukanavasta on muodostettu y. polttovyöhykkeeksi, poltinrenkaaksi, jossa kaasun kuumennus suoritetaan.

. y. 20 Ainakin osaan kiertokaasukanavista muodostetaan poltinrengas eikä : y: erillistä poltinkammiota tarvita. Poltinrengas käsittää ainakin yhden ·:··: poltinrenkaan reunoilta sisäänpäin suunnatun poltinyksikön, mutta yleensä niiden määrä on vähintään kaksi. Poltinyksiköt ovat edullisesti samalla kehällä ja jokaiseen yksikköön kuuluu syöttöputket yhdelle tai useammalle 25 polttoaineelle. Jokaiseen poltinrenkaaseen kuuluu vähintään yksi sytytys-poltin. Kun kuumennukseen käytettävä polttoaine on sytytyspolttimen avulla t * sytytetty, erillistä polttoilmaa ei tavita, vaan polttoilma saadaan kiertokaa- • I · v : sukanavan kaasusta. Poltinrenkaan avulla saadaan aikaan tasainen lämpötila ja vältetään paikalliset lämpötilapiikit. Keksinnön olennaiset *: 30 tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

• » 3 112112

Keksinnön mukainen poltinrengas on edullista rakentaa kiertokaasukanavan vaakasuoraan osaan ja riittävän kauas sintrattavasta patjasta. Kun poltinyksiköitä on useampia, säätöalue saadaan laajaksi ja se kattaa niin ylösajon kuin normaalitoiminnan aikaiset tasaiset iämpötilavaatimukset. 5 Poltinyksikköön kuuluu yleensä vähintään kahden eri polttoaineen syöttöputkien lisäksi liekinvartija, sytytyspoltin ja tarkastusaukko. Erillistä polttoilmaa ei tarvita kuin sytytyspolttimeen ja muu polttoilma saadaan kaasukanavassa vihaavasta kaasusta. Kun yksiköitä on useampia samalla kehällä, jokaista yksikköä ei kuitenkaan tarvitse varustaa esimerkiksi 10 liekinvartijalla, sytytyspolttimella ja tarkastusaukolla, vaan esimerkiksi yksi sytytyspoltin voi hoitaa useamman yksikön.

Kiertokaasukanavan sisäosa valmistetaan tulenkestävästä materiaalista. Poltinrenkaan kohdalle on edullista tehdä tulenkestävästä materiaalista 15 pieni uloke, kuristus, sisäänpäin. Kuristuksen avulla saadaan kanavan kaasuvirtaus turbulenttiseksi ja samalla polttoaine sekoittumaan kaasu-virtaan. Siten kuristus myös tasoittaa lämpötilaa kanavan eri puolilla ja saadaan aikaan tasainen lämpötila sintrattavan patjan yläpuolelle.

« » t I i t t I I

20 Sytytyspolttimet on varustettu esimerkiksi hydraulisella ohjauksella ja * automatiikalla siten, että ne ovat kaasukanavassa liekki päällä vain tiettyyn ·:·: lämpötilaan saakka, jonka jälkeen niiden liekki sammuuu ja ne vedetään sisään kanavan muurauksen ja muiden rakenteiden suojaan. Tämä lisää tuntuvasti sytytyspolttimien kestoikää. Ohjaukseen voidaan myös tietenkin 25 käyttää esimerkiksi sähköä tai paineilmaa.

»»♦ I · I » · tM • » ·;·’ Keksinnön mukaista laitteistoa kuvataan vielä oheisten piirustusten avulla, I i » v : jossa :...: kuva 1 on periaatekuva sintrauslaitteistosta, ’ ι "! 30 kuva 2 pystyleikkaus kiertokaasukanavasta poltinrenkaan kohdalta, ja «

Iitit t I

4 112112 kuvassa 3 on esitetty kaasukanava pääitäkatsottuna ja osittain aukileikattuna poltinrenkaan kohdalta.

Kuvan 1 mukaisesti sintrauslaitteisto muodostuu sintrausnauhasta 1, joka 5 pyörii päissä olevien rumpujen ympäri (ei tarkemmin kuvassa), sintraus-uunista 2 ja siihen liittyvistä kiertokaasukanavista 3, 4 ja 5. Uloin kaasukanava 3 on esittetty vain osittain. Sintrauslaitteistoon kuuluu myös tukirakenne 6. Sintrattava materiaali syötetään patjaksi 7 sintrausnauhan päälle. Sintrattava materiaali kulkee uunissa ensin kuivausvyöhykkeen 8 ja 10 esikuumennusvyöhykkeen 9 läpi ja siirtyy sitten yksi- tai useampiosaiseen sintrausvyöhykkeeseen 10. Sintrausvyöhykkeen jälkeen on laitteistoon usein sijoitettu stabilointivyöhyke 11, jonka jälkeen on useampivaiheinen jäähdytysvyöhyke.

15 Kaasu johdetaan sintrauslaitteistoon ensin jäähdytysvyöhykkeen eri osastoihin 12, 13 ja 14 kaasuyhteiden 15 kautta. Kaasuyhteet on liitetty yhteen tai useampaan puhaltimeen (ei kuvassa). Kun kaasu on kulkenut sintrausnauhan ja sen päällä olevan patjan läpi, se imetään kustakin osastosta omaan kaasukanavaansa 3, 4 ja 5. Uloimmasta (sintrattavan •. ·. 20 materiaalin virtaussuunnassa katsottuna) jäähdytyskanavasta 12 poistettava . ·:·. kaasu johdetaan kuivausvyöhykkeeseen 8 eikä tätä kaasukanavaa 3 yleensä varusteta poltinrenkaalla. Sen sijaan lähempänä laitteiston keski-·:··:' osaa sijaitsevista jäähdytysosastoista 13 ja 14 kaasu johdetaan kaasu- kanaviin 4, 5, mitkä on varustettu poltinrenkaalla 16, 17. Poltinrengasosalla 25 on olennaisesti sama halkaisija kuin varsinaisella kaasukanavalla. Kaasukanavat, joissa on poltinrengas, on myös edullista varustaa kaasujen poistoyhteellä 18, joka on tarkoitettu lähinnä hätätapauksia varten. Sintrattu materiaali 19 poistetaan nauhalta jatkokäsittelyä varten. Sintraus-, :: esikuumennus- ja kuivausvyöhykkeeltä kaasut poistetaan poistoyhteisiin 20.

30 Sieltä ne johdetaan kaasujen puhdistukseen ja kierrätetään mahdollisesti : · · i takaisin sintrausprosessiin.

5 112112

Kuvasta 2 nähdään eräs poltinrenkaan eri poltinyksikköjen sijoittelu poltinrenkaan kehällä. Poltinyksiköt on sijoitettu toisiinsa nähden noin 60 asteen kulmassa renkaan yläosaan, mutta yksiköt voidaan sijoittaa ympyrän 5 kehällä 45-100 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Kuvasta nähdään, että rengaspolttimeen kuuluu kolme poltinyksikköä 21, mutta niiden lukumäärä voi vaihdella välillä 2-6. Kuvan tapauksessa kussakin poltinyksikössä on keskiosassa sytytyspoltin 22 ja sen ympärillä eri polttoaineiden syöttöputket, mutta on selvää, että näiden paikat voivat vaihdella. Kuvan 2 mukaisessa 10 ratkaisussa kaikkiin yksiköihin tulee vähintään yksi CO-kaasun syöttöputki 23 ja nestekaasun syöttöputki 24. Sen lisäksi joka yksikössä on liekinvartija 25 ja tarkastusaukko 26, vaikka ne eivät ole välttämättömiä saman poltinrenkaan joka yksikössä. Tarkastusaukko on varustettu tulenkestävällä lasilla. Laitteistossa ei tarvita erillistä polttoilman syöttöä kuin sytytys-15 poittimelle, joka on käytössä vain kuumennuksen alkaessa. Muuten poltossa tarvittava ilma saadaan kiertokaasukanavissa viilaavasta kaasusta.

Poltinyksikön syöttöputket ovat pääosin poltinrenkaan rakenteiden suojassa, ja sytytyspoltin voidaan vetää kokonaan rakenteen sisään, kun lämpötila on 20 noussut riittävän korkeaksi. Käytettävät polttoaineet voivat vaihdella sen mukaan, mikä kussakin paikassa tulee taloudelliseksi. On kuitenkin edul-lista, vaikkakaan ei välttämätöntä, että poltinrengas on varustettu ainakin ·:··· kahden eri polttoaineen syöttöputkella. Jos esimerkiksi CO-kaasua ei ole hetkellisesti saatavilla, voidaan kuumennukseen käyttää vaikka 25 nestekaasua jne. Syöttöputken pää voi olla varustettu suuttimella. Kuvassa näkyy myös kaasukanavan sisäänpäin suunnattu uloke 27, joka on kaasun virtaussuunnassa juuri ennen poltinyksiköitä. Uloke saa kaasun turbulenttiseksi ja tehostaa polttoaineen sekoittumista kaasuun.

* * t 30 Kuvasta 3 nähdään vielä poltinrenkaiden sijainti kaasukanavien vaakasuorassa osassa, jolloin ne eivät ole sintrattavan patjan välittömässä

• I M I

6 112112 läheisyydessä. Samoin nähdään, että poltinyksiköiden läheisyyteen sijoitettu uloke 27 ulottuu sisäänpäin niin, että ulokkeen kohdalla poltinrenkaan sisähalkaisija on 10-40 % pienempi kuin poltinrenkaan ja kaasukanavan vaakasuoran osan sisähalkaisija kanavan muilla kohdilla. Kaasukanavan ja 5 poltinrenkaan sisäosa on muodostettu tulenkestävästä materiaalista, jota ei ole kuvassa tarkemmin eritelty.

I * ·

Claims

112112

1. Laitteisto kaasun kuumentamiseksi jatkuvatoimisen sintrauslaitteiston 5 kiertokaasukanavassa (4,5), jolloin sintrauslaitteisto muodostuu sintraus- uunista (2), sen sisällä kiertävästä sintrausnauhasta (1) sekä ainakin yhdestä kiertokaasukanavasta (3,4,5), josta kaasu johdetaan sintraus-nauhan läpi, tunnettu siitä, että osa sintrausnauhan (1) yläpuolelle sijoitetusta kiertokaasukanavasta (4,5) on muodostettu poltinrenkaaksi (16,17), ίο joka käsittää ainakin yhden kiertokaasukanavan kehältä sisäänpäin kierto-kaasukanavaan suunnatun poltinyksikön (21), ja poltinrengas (16,17) on varustettu renkaan sisäreunalta sisäänpäin suuntautuvalla ulokkeella (27 ).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltin-15 yksiköiden (21) määrä on ainakin kaksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltinrengas (16,17) on muodostettu kaasukanavan (4,5) vaakasuoralle osalle. v : 20

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sintraus- v *’ nauhan (1) yläpuolelle on sijoitettu useampi kiertokaasukanava (3,4,5), joista ': : ainakin yhteen (4,5) on muodostettu poltinrengas.

'··' 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltin- 25 yksikkö (21) käsittää syöttöputken (23,24) ainakin yhdelle polttoaineelle.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltin- .1 yksikkö (21) käsittää syöttöputket (23,24) ainakin kahdelle polttoaineelle. 8 11211?

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltin-renkaan poltinyksiköt (21) käsittävät ainakin yhden sytytyspolttimen (21).

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sytytys-5 poltin (21) on varustettu hydraulisella ohjauksella sisäänvedettäväksi muurauksen suojaan.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä poltinrenkaan poltinyksiköt (21) käsittävät ainakin yhden liekinvartijan (25). 10

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltin-rengas (4,5) käsittää 2 - 6 poltinyksikköä (21).

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltin-15 yksiköt (21) on sijoitettu poltinrenkaaseen (16,17) 45 - 100 0 kulmassa toisiinsa nähden.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ulokkeen .:.: (27) kohdalla poltinrenkaan (16,17) sisähalkaisija on 10- 40 % pienempi kuin : * · 20 kaasukanavan (4,5) suoran osan sisähalkaisija.

13. Menetelmä kaasun kuumentamiseksi kiertokaasukanavassa (4,5) jatku-vatoimisen sintrauksen yhteydessä, tunnettu siitä että kaasu kuumennetaan ‘ sintrausnauhan (1) yläpuolelle sijoitetussa kiertokaasukanavan (4,5) poltto- 25 vyöhykkeessä (16,17) lämpötilaan 1000 - 1600 °C; kun kuumennukseen 'käytettävä polttoaine on saatettu palamaan, palamiseen tarvittava polttoilma • ‘ saadaan kiertokaasukanavassa virtaavasta kaasusta, ja polttoainetta syöte- tään polttovyöhykkeeseen ainakin yhdestä poltinyksiköstä (21), ja kiertokaa-;·’ sukanavan kaasut saatetaan turbulenttiseksi ja sekoittumaan polttoaineen .: 30 kanssa polttovyöhykkeeseen (16,17) sijoitetun kuristuskohdan (27) avulla. 9 112112

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polttoainetta syötetään polttovyöhykkeeseen (16,17) ainakin kahden yksikön (21) kautta.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poltto- vyöhyke (16,17) on kiertokaasukanavan (4,5) vaakasuorassa osassa.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poltto-vyöhykkeessä (16,17) on kussakin yksikössä (21) ainakin yhden poltto- 10 aineen syöttöputki (23,24).

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poltto-vyöhykkeessä (16,17) on kussakin yksikössä (21) ainakin kahden eri polttoaineen syöttöputket (23,24). 15