SE457565B - Foerfarande och anordning foer att i en enhet bereda en matningsblandning foer inmatning i en smaeltugn - Google Patents

Description

457 565 2 10 15 20 25 ansökningen 75§573 delas insatsen til nom att ett av utloppsrören från magasinet är förgrenat och med hjälp av speciella justeringsorgan, så att det finns åtminstone ett matningsrör per elektrod. l en elugn upp, ge- Det är nodvandigt att anvanda stonplatar, eftersom förfarandet ar baserat pa en fordelning av granulart matningsmaterial 1 fritt fall, och det föreiigg er en avsevärd risk för att materialet skulle sorteras ut.

Det är även tidigare känt en metod, vid vilken granulärt material fördelas på ytan av en sjunkande bädd med hjälp av en roterande matningsapparat (US patent 4 599 846). Enligt denna patentskrift genomföras mat- ningen från nämnda matare till ett rin rymme, vilket fortsëttes av två ytterl relativt varandra anordnade, gformat magasinsut- igare, koncentriskt ringformade magasinanordning- ar, vilka har i riktning nedåt sig utvidgande koniska väg- gar och som också är utformad e till flera rörformade flö- deskanaler.

Det väsentliga ändamålet med detta förfaran- de är att fördela materialet så att var je kornstorlek pla- ceras pà önskat ställe.

Vidare är ett förfarande känt, vid vilket den i el- ugnen alstrade kolmonoxiden förbrännas, varefter en del av avgaserna renas och ledes in i sk .orstenen och en del àterföres till förbränningskammaren och användes för för- värmning av stâlskrot (US patent 4 575 958).

Ett annat känt förfarande är att tillföra och för- värma granulärt material med användning av gas, som för- brännes antingen inuti ugnen eller utanför denna (US pa- tenn 5 459 411).

Enligt den tyska patentansökningen 2 900 078 har den ovan beskrivna metoden använts för förvärmning av två olika material i en och samma magasinsanordning, så att nen fördelas separat för varje material. av magasinsanordningen blandas de förvärmd och ledes in i en brännugn.

Enligt en annan tysk patentansökan 2 559 254 använ- des ocksà_gaser från en brännugn för förvärmning av granu- Vid bottendelen a materialen 10 15 20 25 UI (_) 55 5 457 ses lärt material i ett matningsmagasin, genom att gasen för- enas till insiaan och utsiaan 'av en fritt sjunkande bädd och genom utnyttjande av gasutrymmet under materialfördel- ningskonerna.

Innan vått och under vintertid även isigt insatsma- terial tillföres en smältprocess, måste materialet torkas och med fördel förvärmas, så att förgasningsbara bestånds- delar och kristallvatten, som är skadliga med avseende pà de efterföljande processerna, avlägsnas samtidigt. Ett vanligt förfarande är att genomföra beredningen av insat- sen och tillförseln till ugnen i flera separata steg, vil- ket leder till mycket höga investerings-, drifts- och un- derhållskostnader. Typiska exempel på förbehandlingsut- rustningar är en torkugn eller en bandtork, i vilket fall speciella matningsanordningar med flera magasin erfordras för att kontinuerlig tillförsel skall uppnås.

En vanlig metod för att hindra skadliga gaser från att slippa ut från ugnen till omgivningen är att upprätt- hålla en tillräcklig sugverkan inuti ugnen. Detta är spe- ciellt tydligt vid matningsmetoder som är baserade på att materialet faller eller sjunker fritt, såsom beskrivits ovan.

Vid ett magasinsarrangemang kan en utsortering av material också ofta visa sig vara en allvarlig nackdel, i synnerhet om torkningen och förvärmningen utföres med hjälp av heta gaser som strömmar genom bädden. Vidare är det svårt att få gaserna att sprida sig jämnt över hela maga- sinsbäddens yta, i synnerhet då stora matningsmagasin an- vändes. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att förbereda, torka och förvërma insatsen till en smältpro- cess liksom att avlägsna skadliga förgasningsbara ämnen och kristallvatten och att tillföra insatsen till ugnen i en och samma behandlingsenhet. För beredning av insatsen utnyttjas med fördel de förbränningsgaser som erhålles från förbränningen av CO-gaser i ugnen, varvid temperaturen hos dessa förbrënningsgaser regleras med hjälp av en lämplig inert gas, såsom en cirkulerande gas, medan betingelserna inuti ugnsutrymmet bestämmer det optimala gasbehovet. hatningshastigheten justeras med användning av silo- eller 457 565 10 15 20 25 55 4 magasinsbëdáens fria sjunkning eller fall. De väsentliga går av patentkravet 1.

Enligt uppfinningen blandas insatsmaterialen, exem- , kol och kvarts, för en smältugn, såsom exempelvis en elugn, i rätta proportioner, homogeniseras och matas in i den övre delen av tork- och silon. kännetecknen för uppfinningen fram förvärmnings- Påmatningen av insatsmaterialet på silobäddens yta arrangeras så att omrörningsrörelser inuti silon, ändring- ar i sammansättningen och bäddens sjunkhastighet liksom ändringar i temperatur- och tryckförháll ras och, om så erfordras, sen för pàmatningen. kontinuerlig observati anden kan observe- justeras genom ändring av plat- Ändring av påmatningsplatsen och en g bädd och delas senare upp i flera delflöden, vilkas gemensamma tvärsnittsarea till en början är ungef är densamma som den övre enhetliga bäddens tvärsnittsarea.

Delflödena konvergerar mer eller mindre koniskt och fortsätter slutligen som cylindríska matningsflöden ned pà bäddytan i ugnen.

Om en stor matningsvolym erfordras vid någon speci- ell punkt pà bäddytan, kan detta åstadkommas exempelvis genom ökning av tvarsnittsarean hos utloppet för respek- tive delflöde i torksilon. Y Den erforderliga andelen av CO-gasen från smältugnen, vilken exempelvis är en elugn, förbrännas med luftförhållan- det 1 eller även lägre, om så erfordras, i förbränningskam- maren, där en inert gas, med fördel cirkulerande gas, kan blandas i för kylning, så att en syrefri förbehandling upp- nås i det fall att insatsen innehåller något lätt förbränn- bart material såsom kol. Resten av CO-gasen ledes till andra användningar.

Från förbränningskammaren ledes gasblandningen, som är helt eller delvis justerad till den önskade tempe- raturen medelst cirkulerande gaser, in i bottendelen av gasfördelningskammaren, varvid gasen med fördel strömmar 10 15 20 25 EC 35 5 457 ses in i kammaren i tangentiell riktning.

Om processen kräver en ökning av gasvolymen eller ytterligare reglering av gastemperaturen, ledes den cirku- lerande gasen på samma sätt in i gasfördelningskammaren, med fördel något ovanför inmatningsöppningen för förbrän- ningsgasen och i en radiell riktningÅ I gasfördelningskammaren delas gasblandningen, som har nått sin slutliga sammansättning och temperatur, upp i flera strömmar eller grenar, vilkas antal bestämmas ex- empelvis av antalet delflöden. Gasfördelningskammaren är placerad på ett ställe som är fördelaktigt med hänsyn till värmeekonomin, exempelvis i mitten av förbehandlingssilon omgivet av delflödena. Gasfördelningskanalerna leder ra- diellt ut från gasfördelningskammaren och är skyddade av mellanväggarna som omgives av delflödena.

Från gasfördelningskanalerna ledes gasen in i del- silorna (delflödena) exempelvis genom munstycken, vilkas diameter är tillräckligt liten för att säkerställa att gaserna fördelas jämnt på bädden. Genom ändring av exem- pelvis munstycksrörens antal eller storlek kan gasfördel- ningen i de olika silorna också regleras, då så önskas.

Detta behov av reglering beror bl.a. av storleken och for- men hos varje delsilo och eventuellt också av olika behov av värmekapacitet i en specifik del av bädden jämfört med andra delar av bädden.

Den ur munstyckena utströmmande gasen sprider sig nästan över bäddens hela area pà grund av den lilla tvär- snittsarean hos de nedre delarna av delsilorna.

Om gasmängden är sà stor att den medför risk för att den jämna delen av bäddmaterialet kan övergå till ett fluidiserat tillstànd som följd av en för hög strömnings- hastighet, kan en del av gasen ledas ut från den övre de- len av gasfördelningskammaren genom hjälpmunstycken in i delsiloutrymmet, där tvärsnittsarean redan är så stor, och där den först tillförda gasen redan har kylts något, att det ej föreligger någon risk för fluidisering.

De heta förbränningsgaserna stiger genom den ovan beskrivna sjunkbädden upp i den likformiga delen av silon och vidare upp till bäddytan. Gaserna lämnar bäddytan och, 457 565 e stiger upp i gasutrymmet i den övre del ledes ut ur silon i en sà_jämn ström so dammhalten minimeras.

De genom bädden stigande 5 och torkning av bädden. gasningsbara ämnen och kr sammans med gaserna, processen minskas. gaserna samt torkas. 10 beskrivet sätt, medan en av silon och m möjligt, så att gaserna ger en förvärmning Samtidigt avlägsnas skadliga för- istallvatten från insatsen till- varigenom störningar i själva smält- Därefter tvättas de kylda och fuktade En del av gasen recirkuleras på ovan en del avlägsnas från processen.

Fördelarna med föreliggande uppfinning jämfört med de tidigare kända metoderna är de följande: Hela operationen genomföras i en och samma enhet och ej, såsom tidigare varit vanligt, i en separat torkare/förvärmare (torktrumma eller liknande) plus flera silon och olika matare, varför föreliggande uppfinning är ekonomisk med avseende på såväl drifts- som underhâllskostnader.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning är sta- 20 tionär, dvs. den innehåller endast några få rörli- ga delar, vilket utan tvivel är fördelaktigt i det långa loppet. hetoden att dela upp insatsen från den enhe silon i flera delflöden tillåter att den heta för- behandlingsgasen tillföras från insidan av matnings- bädden, vilket gör gasfördelningen i bädden enklare och också förbättrar värmeekonomin.

Hetoden att dela upp insatsen från den likformiga silon i ett flertal delflöden, enligt en princip 50 liknande kommunicerande kärl 15 tliga 25 , ger bättre möjlighe- ter att förhindra eventuella störningar jämfört med användandet av separata individuella silor, exempelvis i det fall då ett snabbt sjunkande del- flöde sjunker ner så mycket att det finnes risk för 55 att de skadliga gaserna slipper ut till omgivningen, och ändamålet med föreliggande uppfinning är sålun- da att säkerställa säkra driftsförhàllanden.

Gaserna ledes in i det trånga utrymmet för felflö- dena, vilket gör det möjligt för gasen att breda 10 15 20 25 \)| (TI 35 457 565' \'| ut sig över hela bëddytan.

Gasernas utbredning över bäddens hela yta göres möjlig genom användning av hjälpgasöppningar för regleringsändamàl i det fall att den från matnings- kanalerna strömmande gasvolymen resulterar i en hastighet, som är för hög och därigenom befrämjar fluidisering.

Ugnsgasen kan utnyttjas för beredning av bädden.

Den cirkulerande gasen kan utnyttjas som en inert gas.

I det följande beskrives uppfinningen mera i de- talj med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka fig. l är ett scbematiskt diagram över hela proces- sen; och fig. 2 är en schematisk delvy i vertikalt snitt av den viktigaste delen av anordningen enligt uppfinningen, dvs. silon för insatsberedningen.

I fig. l betecknar la, lb och lc magasinen för de olika blandningskomponenterna för insatsen, från vilka ma- gasin blandníngarna 2a, 2b och 20 ledes till blandnings- och homogeniseringsenheter 3, odh därefter, i form av en homogeniserad blandning 4, genom en slussanordning 5 in i beredningssilon 6, vilken vid sin övre del är likformig och ou“pdelad. Den nedre delen av silon 6 är uppdelad i flera nedåt konvergerande delsilor 7, genom vilka delflö- dena ledes nedåt och vidare genom de huvudsakligen rörfor- made och vertikala kanalerna 8, som är anslutna till del- silorna 7, in i smältugnen, vilken exempelvis utgöres av en elugn 9. De från smältugnen utströmmande CO-gaserna 10 renas och kyles, om så erfordras, i en renare ll. En del 12 av CO-gasen ledes till andra ändamål, medan den för insatsberedningen erforderliga CO-gasen 15 ledes med- elst en kompressor 28 till en brännare 16, där den blandas med en för förbränningen erforderlig mängd syrgas, vilken väsentligen tillföras i form av luft 14 medelst en kom- pressor 29. Den väl blandade, brännbara gasblandningen förbrännes i förbränningskammaren 17, där en mängd cirku- lerande gas 15 kan tillsättes för kylning. Den erhållna gasblandningen 18 ledes in i bottendelen av förbehand- 457 565 10 15 20 25 50 55 E lingssilon 6 och närmare bestämt till det av delflödessi- lorna 7 bildade området, dvs. in i gasfördelningskammaren, där en viss mängd cirkulerande gas 19 tillsättes för reg- lering av gastemperaturen och gasvolymen. sage genom silon 6 avlägsnas gasen, Efter sin pas- som nu har avgivit sitt värmeinnehâll och upptagit fukt och förgasningsbara ämnen, från silon så lugnt och jämnt som möjligt, med för- del i form av flera flöden 20. 21 befrias från damm och andra f tare 22.

De kombinerade gasflödena öroreningar i en gastvät- Den för insatsberedningen erforderliga delen 25 torkas i en torkare 24 och ledes som en torr gasström 25 med hjälp av en kompressor 50 tillbaka till kretsloppet och delas upp i delflöden 15 och 19 pà ovan beskrivet sätt. Den resterande gasen 26 avlägsnas från processen.

De i tvättaren avlägsnade gaserna 27 kan ledas till vida- re behandling.

I fig. 2 betecknar 4 en homogeniserad insats som skall beredas. Denna insats matas medelst en lämplig för- delningsanordning 51 ned på ett önskat ställe på ytan av den sammanhängande delen 52 av bädden.

Pámatningsstället bestämmas bl.a. på grundval av den relativa sjunkhastighe- ten hos bäddytan eller på grundval av ändringar i _ trycket eller temperaturen vid bäddytan. Bädden sjunker från den sammanhängande delen 52 ned i delflödefi 35, vilkas tvär- snittsareor gradvis avtager ned till början av de i huvud- sak cylindriska kanalerna 8 ugnen. , som leder ned till smält- Den heta förbränningsgasen 18, vilken eventuellt redan kylts något medelst cirkulerande gas, ledes in i gasfördelningskammaren 54, med fördel vid dess nedre del och i tangentiell riktning. I samma kammare 34, och lika- ledes med fördel vid dess bottendel, ledes resten av den cirkulerande gasen 19 in i radiell riktni ng något ovanför förbränningsgasen 18.

I gasfördelningskammaren 34 bland- das förbränningsgasen och den cirkulerande gasen, varefter gasblandningen, vars temperatur sålunda justerats till den önskade slutliga temperaturen, ledes in i gasfördelnings- kanaler 35, Som är riktade mot delflödena 55. Eftersom gasfördelningskammaren 54 omgives av delsilorna 7 och sà- lunda också av delflödena 55, är nämnda fördelningskana- 10 15 20 25 50 55 9 457 ses ler riktade radiellt ut från kammaren. Dessa kanaler är vidare skyddade av delflödenas omgivande väggar och sträck- er sig i närheten av delflödenas smalaste del. Gasstràlar- na 57 fràn fördelningskanalernas 55 spridarmunstycken 56 sprides ut över den sjunkande bäddens tvärsnittsarea och stiger därefter upp i bädden, samtidigt som gasen avger värme och upptager fukt från bädden. Om kravet på gasvo- lym är så stort att alltför stora strömningshastigheter uppstår i den nedre delen av bädden, är det nödvändigt att låta en del av gaserna strömma ut genom hjälpmunstycken eller regleringsmunstycken 58, som är belägna i den övre delen av gasfördelningskammaren och riktade mer eller mindre radiellt från denna. De genom dessa hjälpmunstyck- en utströmmande gasstrålarna 59 ledes ut vid en punkt, där delflödenas 55 tvärsnittsarea är större än vid den punkt där gasstrålarna 57 strömmar ut, så att risken för fluidi- sering elimineras, i synnerhet som de underifrån uppsti- gande gasernas volym redan minskats som följd av gasernas avkylning. Storleken av öppningarna i hjälpmunstyckena 58 kan vara fast, eller så kan den vara justerbar under drift. Gaserna, som sålunda utfört beredningen av insat- sen, ledes ut från det ovanför bäddytan belägna utrymmet 40 i en så jämn och lugn ström som möjligt, med fördel ge- nom två eller flera utlopp 41, för minskning av mängden damm som medföres i gasströmmen.

Exempel l °' _ Enligt diagrammet i fig. l förbrändes en mängd CO-gas (15) (CO - 68 %, H2 - 2 %,CO2 - 2 %, H20 - 4 %, Ne - 4 %), varvid luftförhâllandet var l. Den resulteran- de förbränningsgasen kyldes ned till en temperatur av soo° c medelst en inert gas (25) (C02 - 35 95, H20 _ 2 as, N2 - 62 %) som avskildes fràn den i torksilon enligt upp- finningen alstrade avgasen och recirkulerades efter tvätt- ning och torkning.

Mängden av nämnda cirkulerande gas reglerades med- elst kompressorer (30) på grundval av det önskade tempe- raturvärdet (800° C) i fördelningskammaren (54) och en motsvarande mätning. Den mängd av nämnda cirkulerande gas (25) (50° C) som användes för temperatur- och volym- 4557 lO 15 20 25 50 55 -och kvarts. 5655 10 justeringen var 6,4 gånger så stor som mängden CO-gas.

Den för beredningen av insatsen justerade gassam- mansättningen avvek endast lite relativt den c gasens sammansättning, dvs.

H2 - 65 %.

Tillförseln av insatsen skedde kontinuerligt. irkulerande den var coz - 55 %, H20 - 2 %, (4) som skulle beredas Insatsen innehöll styckemalm, kol I exemplen är alla mängder angivna per ton Halterna av fukt och kristallvatten i var 35 respektive 20 kg/1000 kg.

Insatsen upphettades till en temperatur av 6500 C pá ovan beskrivet sätt genom förbränning av CO-gas (15) 85 må (NTP)/1000 kg insats och genom användning av cirku- lerande gas (25) 531 m5 (NTP)/1000 kg insats för reglering.

Av den totala mängden v insats. insatsen ärme som frigjordes från gaserna förbrukades 65 % för uppvärmning av insatsen, 21 % för föràngning av fukt och avlägsnande av kristallvatten och kalcinering och 6 % som värmeförluster, medan 9 % av vär- mer förblev kvar 1 avgasen (1oo° c, coz - 55 %, H20 - 10 æq Na “ æ).

Mängden vatten som avlägsnades från avgasen var 52 kg/1000 kg insats och cirka des.

Exempel 2 I beredningssilon (6) enligt fig. 2 bereddes en kontinuerligt tillförd insats innehållande styckemalm, kol och kvarts. I insatsen var kornstorleken hos kolen den finaste (50 % 17,5 mm och 84 % 22,5 mm). gasfördelningskammaren 70 % av gasen recírkulera- Den från (34) genom munstyckena (56) avgiv- na gasvolymen var sådan att den i detta experiment alstra- de en gashastighet av 5,2 m/s i silon vid munstyckenas öppningar, såsom beräknat vid en tom silo. Då insatsen analyserades efter utloppet från torkningssilon, observe- rades det, att kolhalten jämfört med kolhalten vid inmat- ningen hade minskat 50 - 60 %. Gashastigheten sänktes till 5,6 m/s, genom att 50 % av gasen leddes in i silon genom de övre hjälpöppningarna (58). Härvid upphörde an- rikningen av kol i bädden och kolhalten mätt vid sílons utloppsrör var densamma som kolhalten vid inmatningen. ;..1 F' 457 565 Ytterligare undersökningar visade, att den för höga gas- hestigheten medförde, som_följd at fluidisering, att en plugg för kolen bildades i sílons trängsta del. Det kri- tiska hastighetsonråde där pluggbildníngen avbröts, var relativt smalt, varför metoden att leda en del av gasen genom en vidare strömningsbana 1 den övre delen av silon hjälpte ganska snabbt.

Claims (7)

457 565 * IL Patentkrav

1. , Förfarande för att i ett steg bereda en matningsblandning (H) för inmatning i en smältugn, att matningsblandingen (H) k ä n n e t e c k n a t av , vilken blandats i rätta propor- ledes medelst en lämplig fördel- i den övre delen av en beredningssilo (6) och ned på den sammanhängande ytan av en i denna silo före- tioner och homogeníserats, ningsanordning in fintlíg sammanhängande bädd av matningsblandningen; att denna bädd av matningsblandningen får sjunka nedåt först i ett sammanhängande flöde och därefter uppdelat flöden (33) form av i flera del- , som vart och ett bringas först att konvergera i huvudsak koniskt och slutligen att fortsätta som matningsflöden (8) ned på ytan av bädden i anordnad under beredningssilon (6) från ett av nämnda delflöden omgiv cylíndriska en smältugn (9) ; och atthet inert gas ledes et utrymme in i delflödena och upp genom bädden av matningsblandningen i motström rela- tivt matningsblandningens rörelseriktning, varvid den heta inerta gasen ledes in i de koniskt konvergerande avsnitten av delflödena och därvid åtminstone till en väsentlig del vid den nedre delen av delflödenas koniskt konvergerande avsnitt med en sådan hastighet, att även en partiell fluidi- sering av matningsblandningen förhindras, varjämte gaserna efter sin passage uppät genom bädden av matningsblandningen tages ut från den övre delen (El) av beredningssílon, med fördel vid flera olika ställen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c.k n a t av att den större delen av den heta inerta gasen ledes in i den nedre delen av delflödenas koniskt konvergerande avsnitt och att resten av den heta inerta gasen ledes in i delflödena vid ett högre upp men fortfarande inom delflödenas koniskt konvergerande avsnitt beläget ställe.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den heta inerta gasen framställes genom förbränning (17) av en del av den i smältugnen (9) alstrade CO-haltiga gasen, varefter den resulterande förbränningsgasen blandas med en mängd cirkulerande gas (l5), som uttages från beredningssilon och därefter tvättas (22) och torkas (23), så att en önskad 457 565 13 volym och temperatur hos den heta inerta gasen erhålles.

4. H. förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att önskad temperatur hos den heta inerta gasen och en god blandning av dess beståndsdelar åstadkommas, genom att bland- ningen (18) av förbränningsgasen och den för kylning av den- samma använda cirkulerande gasen (15) ledes in tangentiellt i det av delflödena (33) omgivna utrymmet, varjämte en ytter- ligare mängd cirkulerande gas (19), som tages ut-från bered- ningssilon och därefter tvättas (22) och torkas (23), ledes in radíellt i nämnda utrymme.

5. Anordning för att i en enhet bereda en matningsblandning (H), som skall tillföras en smältugn (9), k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar en silo (6), som i sin övre del är sammanhängande och nedtill är uppdelad i flera nedåt koniskt konvergerande delsilor (7), till vilkas nedre ändar vertikala kanaler (8) är anslutna, vilka leder till den under beredningsanordningen belägna smältugnen (9), samt en av nämnda delsilor omgiven gasfördelningskammare (3U), från vilken gasfördelningskanaler (35) sträcker sig radíellt ut till delsilorna (7) och är försedda med i delsilorna mynnande utströmningsmunstycken (36), varjämte den övre delen av silon är försedd med åtminstone ett gasutlopp (H1).

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den övre delen av gasfördelningskammaren (34) är försedd med ytterligare, väsentligen radíellt riktade utströmningsmunstyc- ken (38),som mynnar i delsilorna (7) högre upp än de först nämnda utströmningsmunstyckena (36).

7. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att delsilornas (7) tvärsnittareor är olika stora.