WO1998046953A1 - Vorrichtung zum chargieren eines drehherdofens - Google Patents

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WO1998046953A1
WO1998046953A1 PCT/EP1998/002042 EP9802042W WO9846953A1 WO 1998046953 A1 WO1998046953 A1 WO 1998046953A1 EP 9802042 W EP9802042 W EP 9802042W WO 9846953 A1 WO9846953 A1 WO 9846953A1
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discharge
bunker
edge
bunkers
rotary hearth
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PCT/EP1998/002042
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Guido Monteyne
Gilbert Bernard
Romain Frieden
Emile Lonardi
Patrick Hutmacher
René Munnix
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Paul Wurth S.A.
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    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0033—Charging; Discharging; Manipulation of charge charging of particulate material
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
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    • F27D2003/0006—Particulate materials
    • F27D2003/001—Series of dispensers or separation in teo or more parts

Definitions

  • the present invention relates to a device for charging a rotary hearth furnace.
  • a device for charging a rotary hearth furnace for producing sponge iron (DRI).
  • Sponge iron is produced in a direct reduction process by reducing iron oxide with solid or gaseous reducing agents.
  • the solid reducing agent used is, for example, carbon, which reacts with oxygen at higher temperatures and forms the reducing gas CO.
  • Such a process can be carried out, for example, in a rotary hearth furnace, i.e. in a furnace with a rotatable ring-shaped furnace bottom, which is covered on the top with refractory material and which is surrounded by a housing.
  • Burners are attached to the top of the housing, which penetrate the housing and heat the interior of the housing to the required reaction temperature of over 1000 ° C.
  • the iron oxide together with the reducing agent, is applied to the rotary hearth at a first point of the rotary hearth furnace and passes through the rotation of the rotary hearth into the interior of the housing, where it reacts with the reducing agent due to the high temperatures, after about one turn of the rotary hearth to have directly reduced iron.
  • the form in which the iron is present depends on the type of process used.
  • the iron oxide is pressed together with the reducing agent into pellets before charging into the rotary hearth furnace, which pellets are then subsequently charged onto the rotary hearth of the furnace.
  • the iron oxide within the individual pellets reacts with the carbon monoxide released by the carbon and is reduced to iron within the pellets.
  • the sponge iron is in pellet form, the Pellets also contain the residues of the reducing agent (ash) and any impurities such as sulfur.
  • the reduction process consequently requires a further process step in which the directly reduced iron is separated from the ashes and the impurities.
  • fine grain iron oxide and fine grain reducing agent e.g. Charcoal
  • fine grain iron oxide and fine grain reducing agent e.g. Charcoal
  • carbon monoxide is released in the carbon layer or layers, which penetrates through the fine-grained iron oxide layers and reduces them to iron.
  • the reduced iron is consequently present in pure form in one or more superimposed layers after the reduction process, the individual iron layers being separated from one another by layers of reducing agent residues and these ash layers being in loose form.
  • this process offers the advantage that the sponge iron and the residues of the reducing agent can be easily separated from one another.
  • the basic prerequisite for this, however, is that the individual layers do not mix with one another during charging, even at the interfaces between the layers.
  • the object of the present invention is therefore to propose a device for charging a rotary hearth furnace which enables charging of several layers of fine-grained materials lying one above the other with the best possible separation of the individual material layers.
  • Discharge bunkers for the has fine-grained materials, each with an outlet opening and one of the
  • Discharge bunkers are vertically offset and the completion of one each
  • discharge edge designates that edge on the discharge bunker at which the powdery material to be charged leaves the discharge bunker and on the rotary hearth of the
  • Discharge edge the weight of the material to be charged is consequently borne by the discharge bunker, while it is then carried by the rotary hearth or a layer of material lying thereon.
  • the discharge bunkers are designed in such a way that the inclined discharge surface engages under the material column in the bunker, i.e. that the weight of the material column in a discharge bunker does not weigh on the material to be charged.
  • the material layer can be applied loosely from the discharge edge to the rotary hearth or to the material layer (s) which may already have been charged thereon.
  • the charged material layers are consequently not compressed under the weight of the material column and mixing of the individual material layers at their boundary layers is avoided.
  • Each material layer is therefore optimally separated from the adjacent material layers, so that a later separation of the different reaction products is considerably simplified.
  • the charged material layers are in a loose fill after charging, the gas passage through the layers is facilitated in the subsequent reaction in the rotary hearth furnace and the reaction is accelerated.
  • the discharge surface has an inclination in the direction of rotation of the rotary hearth furnace.
  • the discharge edge of the discharge bunker is arranged in such a way that its vertical position above the rotary hearth corresponds to the vertical position of the lower boundary layer of the material layer to be charged by the respective discharge bunker. That too charging material then passes directly from the discharge edge to the
  • the movement of the material particles during charging is consequently zero, so that penetration of the material particles into the underlying material layer is not possible and the individual material layers are optimally separated.
  • This discharge edge is then preferably assigned a scraper with a scraper edge, which is arranged in the direction of rotation behind the discharge edge in such a way that the vertical position of the scraper edge above the center of rotation corresponds to the vertical position of the upper boundary layer of the material layer to be charged by the respective discharge hopper.
  • This scraper flattens the material layer charged by the respective discharge bunker, whereby the desired thickness of the material layer to be charged can be set. This happens e.g. by appropriately adjusting the vertical position of the scraper edge with respect to the discharge edge. This enables a very precise setting of the individual layer thicknesses, so that the different materials can be charged in the exact ratio required for the subsequent reaction.
  • At least one scraper is vertically displaceable between a lower position and an upper position, the vertical position of the scraper edge of the vertical being in the lower position
  • Scraper can be the one charged by the assigned discharge hopper
  • Iron oxide layer can be divided into individual layer strips, which are arranged one behind the other in the direction of rotation and each separated by an incision.
  • decharging of the produced can hereby
  • Strand of material is produced, but individual, separate pieces of material that do not have to be cut when decharging. It should be noted that in a multi-layer process in which several
  • Layer sequences of iron oxide and coal are charged to the rotary hearth Incisions in the various iron oxide layers lying one above the other are preferably arranged vertically one above the other.
  • the discharge surface has an inclination in the opposite direction of the rotating hearth furnace.
  • This discharge edge is arranged in such a way that it determines the height of the applied layer by stripping.
  • the discharge edge can in this case have teeth which are arranged in such a way that the discharge edge forms valleys and crests extending in the direction of rotation by stripping in the surface of the applied layer.
  • the discharge edges of the individual discharge bunkers are offset vertically upward from one another in the direction of rotation, the extent of the displacement between two discharge edges corresponding to the thickness of the material layer to be charged by the front discharge bunker. Such a displacement of the discharge edges can be achieved, for example, in that the discharge bunkers, as seen in the direction of rotation, are vertically offset from one another.
  • the discharge bunkers are preferably vertically adjustable with respect to one another, so that different layer thicknesses can also be charged with the device.
  • the first discharge bunker does not have to be adjustable in height, since its discharge edge is aligned with the lower boundary layer of the lowest material layer.
  • the first discharge hopper is preferably also arranged to be vertically adjustable.
  • At least one of the discharge bunkers has a plurality of spaced teeth on the discharge edge which extend upwards and which divide the material layer charged by this discharge bunker into concentric strips of material.
  • the iron oxide layer charged by this discharge bunker is consequently divided into strips which are concentric with one another arranged and separated from each other by an incision.
  • the discharge bunker following in the direction of rotation preferably has no teeth, so that a coal layer charged by this discharge bunker covers the individual strips of the iron oxide layer, the incisions lying between the individual strips being filled up with coal dust.
  • the discharge bunkers are preferably arranged in a housing which can be used in a sealed manner in the housing of the rotary hearth furnace.
  • the housing with the discharge bunkers is preferably arranged so that it can be moved vertically between a charging position and a rest position, the housing with the discharge bunkers being raised in the rest position and a heat shield between the rotary hearth and the housing with the discharge bunkers being retractable.
  • This heat shield makes it possible, particularly in the warm-up phase of the rotary hearth furnace, to protect the discharge bunkers from the heat radiated by the rotary hearth.
  • each discharge bunker is preferably connected to a storage bunker via a conveyor device, the conveyor device having a plurality of discharge points in the discharge bunker.
  • Such discharge bunkers, with which the same material is charged, are generally connected to the same storage bunker.
  • the various discharge points of the conveyor device cause the discharge hopper to be filled as uniformly as possible over its length.
  • the conveying device comprises, for example, a fluidizing channel with a plurality of discharge openings, the discharge openings being designed in such a way that a different material discharge at the discharge edge of the discharge bunker is compensated for along the radius of the rotary hearth.
  • the different material discharge at the discharge edge of the discharge bunker results from the difference between the inner and outer diameter of the material layer. To counteract this difference, they point radially external discharge openings of the fluidizing channel, for example a larger one
  • a particularly uniform filling of the discharge bunker can be achieved with a conveying device which comprises a fluidizing channel with a discharge opening, the discharge opening being designed such that it extends radially essentially over the entire length of the discharge bunker and that it extends in the direction of rotation in the conveying direction has enlarging dimension.
  • Fig.1 A schematic overall view of a rotary hearth furnace
  • 3a a vertical section through a first embodiment of a plurality of discharge bins arranged one behind the other; 3b: a section as in FIG. 3a, when applying a multi-layer charging profile; 4 shows a plan view of such a multilayer charging profile, the iron oxide layer being separated into a plurality of adjacent areas; Fig. ⁇ a: a vertical section through a second advantageous embodiment of a plurality of discharge bunkers arranged one behind the other; 5b: a section as in FIG. 5a, when applying a multi-layer charging profile; Fig.6a: a cross section through a multi-layer charging profile with the
  • 5a was applied; 6b: a plan view of an iron oxide layer applied with the device of FIG. 5a; 7a: an embodiment of a housing for mounting the discharge bunker in a front view;
  • FIG. 8 shows a front view of the raised housing of FIG. 7a; 9: a three-dimensional view of a first advantageous embodiment of a conveying device for conveying the fine-grained material in the
  • 10a a vertical longitudinal section through a conveyor device similar to that in FIG. 9; 10b: a vertical longitudinal section through an alternative embodiment of the
  • Fig.10d a horizontal longitudinal section through the conveyor of the
  • Fig. 13 a vertical section through a further advantageous embodiment of a discharge hopper with a specially designed discharge edge.
  • a rotary hearth furnace for the production of sponge iron is shown schematically.
  • the furnace comprises an annular rotary hearth 2 which is rotatably mounted on a foundation and which is surrounded on its upper side by a housing 4 (the housing is shown partly in section for better understanding).
  • the housing 4 Inside the enclosure 4, the takes place in a controlled atmosphere at high temperatures of approx. 1300-1400 ° C Reduction of iron oxide to directly reduced iron takes place.
  • fine-grained iron oxide and fine-grained coal dust are charged in separate, superimposed layers on the refractory lining of the rotating hearth 2 in a first area 6 of the rotary hearth furnace by means of a charging device. It is possible to charge only one layer with iron oxide and one layer with coal, or several layers of the individual materials can be stacked alternately.
  • the iron oxide and the coal dust reach the reaction area 10 of the rotary kiln through the rotation of the rotary hearth 2.
  • this area 10 of the rotary kiln 4 burners 12 are installed in the housing, which heat the interior of the furnace to the required reaction temperature of approximately 1300-1400 ° C.
  • the hot exhaust gases from the burners 12 are passed through the furnace in a countercurrent process and discharged through a chimney 14.
  • the carbon dust releases carbon monoxide, which reduces the iron oxide to iron.
  • the finished sponge iron is present in pure form in one or more layers 16 lying one above the other, each layer being baked together and thus forming a coherent band or several strands lying side by side.
  • This sponge iron then arrives in the decharging area 18 of the rotary kiln, in which the sponge iron is removed from the furnace by means of a decharging device 20.
  • 2 schematically shows a charging device 8 for charging several superimposed layers of material made of fine-grained material. It comprises a plurality of discharge bunkers 22 which are arranged one behind the other in the direction of rotation 24 (represented by arrow 24) of the rotary hearth and which extend transversely to the direction of rotation 24 essentially over the entire width of the rotary hearth 2.
  • the discharge bunkers 22 are preferably provided in an odd number and alternately charge coal dust and iron oxide on the rotary hearth 2, the first discharge bunker being a lower one
  • the individual discharge bunkers 22 are each connected via a separate conveying device 26 to a storage bunker 28 for iron oxide or a storage bunker 30 for coal dust, which are mounted on a support frame 32 above the discharge bunkers 22.
  • the storage bunkers 28 and 30 can be arranged radially outside the actual furnace area for reasons of space, so that there is sufficient space in the center of the rotary hearth furnace, e.g. for rotary connections for any media supply to the rotary cooker 2, etc.
  • Each discharge bunker 22 ⁇ 22 2 , 22 3 , 22 4 has in its lower region an outlet opening 34 and a discharge edge 36 assigned to the outlet opening 34.
  • the discharge edge 36 is advantageously formed in each case by a discharge plate 38 which extends from the front wall 40 of the discharge bin 22 in a sloping manner below the outlet opening 34, so that the discharge edge 36 is arranged in the direction of rotation 24 behind the outlet opening 34.
  • the discharge edge (36) of the discharge bunker (22) forms the end of an outlet surface of the discharge bunker (22) which is inclined in the direction of rotation (24) to the outlet opening (34) and which engages under the material column in the bunker.
  • each outlet opening 34 is designed in such a way that the material flow through the outlet opening 34 is adapted to the desired charging speed, ie the speed of rotation of the rotary hearth 2 and the layer thickness of the material layer.
  • Each outlet opening 34 is also provided with a closing element, for example a slide 41, with which the material flow through the outlet opening 34 can be interrupted (FIG. 3.a). If the closing member 41 is opened (FIG. 3.b), it arrives in the respective one
  • Discharge bunker 22 stored material (coal dust or iron oxide) through the
  • Outlet opening 34 to the respective discharge edge 36 and is at the
  • the material is carried in the direction of rotation 24, with new material constantly sliding out of the discharge bunker 22 over the inclined discharge plate 38 and a continuous layer of material being applied. Since the weight of the material column stored in the discharge bunker 22 essentially rests on the discharge plate 38, the material is applied to the discharge edge 36 in a loosened form, so that the charged material layer is in a loose fill. This prevents the individual layers of material lying one above the other from being pressed into one another and mixing at their respective boundary layers with the adjacent layers of material. It is also advantageous here if the cross section of the outlet opening 34 is adapted to the amount of material to be discharged in such a way that the material flow through the outlet opening 34 is adapted to the application speed. As a result, only a small amount of material piles up in front of the discharge edge 36 and the weight on the underlying material layers is as small as possible.
  • a scraper 42 with a scraper edge 44 is assigned to each outlet opening 34, which is arranged in the direction of rotation 24 behind the discharge edge 34 in such a way that the vertical position of the scraper edge 44 above the rotary hearth 2 of the vertical Position of the upper boundary layer corresponds to the material layer to be charged by the respective discharge bunker 22. It is irrelevant whether the scraper 42 is mounted on the discharge bunker 22, the outlet opening 34 of which it is assigned, or whether it is mounted on the subsequent discharge bunker 22. In other words, the scraper 42 ⁇ ) can be mounted, for example, on the discharge hopper 22 1 or, as shown in FIG. 3, on the discharge hopper 22.
  • the scraper flattens the material layer charged by the respective discharge bunker 22 and prevents excess material from being taken along by the rotary hearth 2.
  • the vertical position of the scraper edge 44 of the scraper 42 is preferably adjustable. This also enables a very precise adjustment of the individual layer thicknesses, so that the different materials can be charged in the exact ratio required for the subsequent reaction.
  • both the discharge edges 36 and the slide 41 and the wipers 42 of the discharge bunker 22 are preferably made of a heat-resistant material and are also provided with water cooling.
  • Fig. 3.b the device is shown in the charging mode.
  • the rotary hearth 2 takes the one on the discharge edge 36-
  • a first coal dust layer 461 is thus formed, which continues to move in the direction of rotation 24.
  • the discharge edge 36- ] is arranged directly above the rotary hearth 2, ie at the level of the lower boundary layer of the material layer to be charged, so that the coal dust reaches the rotary hearth 2 directly without overcoming a falling distance.
  • the lower coal dust layer is often charged onto an ash layer which serves to compensate for the unevenness in the refractory lining of the rotary hearth 2.
  • the discharge edge is 36! of course to be placed at the level of the upper boundary layer of this ash layer.
  • the slide 41 of the discharge bunker 22 2 filled with iron oxide is opened so that iron oxide is applied to the discharge edge 36 of the discharge bunker 22 on the lower coal dust layer 46 ⁇ .
  • the discharge edge 36 is at the height of the lower boundary layer of the sun charged iron oxide arranged, ie it is around the thickness of the
  • Coal dust layer 46- offset upwards relative to the discharge edge 36 ⁇ .
  • a further coal dust layer 46 3 and a further iron oxide layer 46 are then applied in succession to the coal dust layer 461 and the iron oxide layer 46 at the discharge bunkers 22 3 and 22 4 in the same manner, before a final coal dust layer is charged in a fifth discharge bunker (not shown). and the multilayer charging profile reaches the reaction area 10 of the rotary hearth furnace.
  • Each discharge bunker 22 3 , 22 4 and 22 5 is raised vertically with respect to the discharge bunker 22 2 , 22 3 and 22 4 in front of it, the extent of the displacement of the thickness of the charge from the discharge bunker 22 2 , 22 3 and 22 4 in front of it Material layer corresponds.
  • the individual discharge bunkers 22 can be adjusted vertically against each other in a preferred embodiment. If the thickness of the charged material layers is to be changed, only the relative vertical positions of the individual discharge bins 22 have to be adjusted to the changed layer thicknesses. In this case it is particularly advantageous if the exhaust port 34 n of a discharge bunker 22 n associated Abstreifer42 n of the subsequent discharge bunker 22 n + is disposed ⁇ , since the stripper n in this case with the discharge bunker 22 + 1 is automatically set to the new layer thickness becomes.
  • the discharge bunkers 22 2 and 22 4 for the iron oxide on their respective discharge edges 36, 36 have a plurality of spaced teeth 47 (see FIG. 9 or 11) which extend upwards and which are designed such that they divide the iron oxide layers 46 and 46 4 charged by these discharge bunkers 22 2 and 22 into concentric strips of material which are each separated radially from one another by an incision.
  • the teeth 47 preferably have a trapezoidal cross section in the direction of rotation 24, the side surfaces converging downwards and having an incline which corresponds to the incline of the natural bulk profile of the iron oxide. This ensures that the upper edges of the material strips do not collapse and the individual material strips stick together in the lower area.
  • FIG. 4 A top view of such a multilayer charging profile is shown in FIG. 4. It is a charging profile with two layers of iron oxide
  • the iron oxide layers 46 2 , 46 4 are subdivided into a number of separately adjacent areas. This causes the sponge iron to be present in the form of several adjacent strands after the reduction and facilitates the later handling of the pieces of iron sponge cut off transversely to the material web.
  • FIG. 5 A further advantageous embodiment of the discharge bunkers 22 is shown in FIG. 5.
  • the scrapers 42 2 and 42 4 assigned to the discharge bunkers 22 and 22 4 are between a lower position and a lower position upper position vertically displaceable, the vertical position of the scraper edge 44 being the vertical position of the associated position
  • Discharge edge 36 corresponds.
  • the iron oxide layer 46, 46 4 charged by the assigned discharge bunker 22 2 , 22 4 can be divided into individual layer strips, which in
  • Direction of rotation 24 arranged one behind the other and each separated by an incision.
  • the incisions in the different iron oxide layers lying one above the other are preferably arranged vertically one above the other, so that the sponge iron parts from the different layers occur simultaneously.
  • These superimposed cuts in the different material layers can be achieved, for example, by position sensors or cams on the rotary hearth 2, which control the cutting off of the charged iron oxide layer at the desired locations.
  • FIGS 7 and 8 show a particularly advantageous embodiment of the invention.
  • the discharge bunkers 22 are mounted in a housing 48 which is open on its underside, which leaves the lower region of the discharge bunkers 22 free and which is inserted in a sealed manner into the housing 4 of the rotary hearth furnace can be, the discharge bunkers 22 assume their charging position.
  • the housing 4 has a cutout 50 on the top, which is dimensioned such that the lower region of the discharge bunkers 22 with the
  • Discharge edges 36 and the wipers 42 can be introduced into the housing 4, but the cutout 50 is preferably smaller than the cross section of the housing 48. At the top of the enclosure 4 is around the cutout
  • the housing 48 is adapted such that its side walls dip into the water channel 52 when the housing 48 is lowered. In this way, a sealed transition between the housing 4 and the housing 48 is obtained in a simple manner, without the housing 48 being fixedly mounted on the housing.
  • the housing together with the discharge bunkers 22 mounted therein can therefore be easily removed as a whole and replaced by another housing in which e.g. another number of discharge bunkers 22 is mounted or in which the individual discharge bunkers 22 have different vertical positions relative to one another. In this way, it is possible to switch quickly between different charging types with different charging parameters.
  • the discharge bunkers 22 are mounted in the housing 48 in such a way that they can be adjusted vertically with respect to one another.
  • the filler neck 54 via which the discharge bunkers 22 are connected to their respective conveying device 26, are guided through corresponding openings in the top of the housing 48 and on the outside of the housing, e.g. secured by union nuts 56.
  • the housing 48 is advantageously arranged to be displaceable vertically between a charging position and a rest position.
  • it can be mounted on the support frame 32 for the storage bunker, for example by means of hydraulic cylinders 58.
  • the filler neck 54 of the discharge bunker 22 are designed telescopically in this case.
  • the housing In the charging position (Fig. 7), the housing is lowered such that the discharge edges 36 of the discharge bunker 22 in the housing 4 of the
  • Rotary hearth furnace are introduced and in their respective charging position are located.
  • the housing 48 is moved into its raised rest position (FIG. 8), the housing 48 with the discharge bunkers 22 being raised such that the discharge edges 36 of the discharge bunkers 22 have moved out of the housing
  • Heat shield 60 between the rotary hearth 2 and the housing 48 with the discharge bunkers 22 is retractable. With this heat protection shield 60, the discharge bunkers 22 are effectively protected against the heat radiated by the rotary hearth 2 when the furnace is at a standstill. It should be noted that the sealing of the housing in the housing is advantageously retained when the housing is lifted if the water channel 52 is formed sufficiently deep.
  • FIGS. 9 to 11 show several advantageous configurations of a conveying device 26 for conveying the fine-grained material from the respective storage bunker 28, 30 to the discharge bunker 22.
  • a conveyor 26 can e.g. comprise a chain conveyor or a screw conveyor and preferably has a plurality of discharge points in the discharge bunker 22 so that the discharge bunker 22 is loaded as uniformly as possible over its length transverse to the direction of rotation.
  • FIGS. 9 and 10 A first advantageous embodiment of a conveyor device 26 is shown in FIGS. 9 and 10.
  • This is a fluidizing channel 26 which has a plurality of discharge points 62, to which the filler neck 54 of the discharge bunker 22 is connected at the bottom.
  • the number of discharge points 62 can vary depending on the length of the discharge bunker 22, it will generally be between two and five.
  • the discharge points 62 are advantageously distributed over the length of the discharge bunker 22 in such a way that the pouring profiles formed under the filler neck 54 in the discharge bunker 22 merge evenly into one another and the filling level of the discharge bunker 22 is as uniform as possible.
  • the fluidizing channel 26 has a closed channel 64, which drops in the conveying direction and which is internally closed by a gas-permeable e.g. ceramic
  • Partition 66 into a lower fluidizing channel 68 and an upper one Transport channel 70 is divided.
  • a gas inlet 72 for introducing the fluidizing gas is formed in the fluidizing channel 68.
  • the gas inlet 72 is connected to an inert gas source, which feeds inert gas under pressure into the fluidizing channel 68.
  • the fluidizing gas then passes through the pores in the gas-permeable partition 66 and sets fine-grained material in the transport channel 70 into a fluidized state and is then discharged via a gas outlet 76 in the transport channel 70.
  • the transport channel 70 has on its upper side a material inlet channel 74 which is connected to the respective storage bunker 28, 30.
  • the iron oxide or the coal dust enters the transport channel 70 through this material inlet channel 74, is put into a fluidized state in this and is conveyed to the lower discharge points 62 due to the inclination of the channel 64 (e.g. 5-10 °).
  • the discharge points 62 are formed by discharge openings 63 in the partition 66, to which are connected outlet nozzles 78 which extend downward through the fluidizing channel 68 and emerge on the underside of the channel 66. These outlet ports 78 are connected to the filler neck 54 of the discharge bunker 22, so that a material transfer into the discharge bunker 22 is made possible.
  • the discharge openings 63 are preferably designed such that a different material discharge at the discharge edge 34 of the discharge bunker 22 is compensated for along the radius of the rotary hearth 2.
  • the different material discharge at the discharge edge 34 arises from the difference between the inner and the outer diameter of the material layer.
  • the radially outer discharge openings 63 of the fluidizing channel 26 have e.g. a larger cross-section than the radially inner.
  • the discharge openings 63 are preferably arranged so as to be offset transversely to the conveying direction of the conveying device 26 (see FIG. 10) in such a way that only part of the conveyed charging material falls into the respective opening, while the rest of the material is transported to the subsequent discharge opening 63.
  • the last discharge openings 63 preferably extend over the entire
  • Fluidizing channel 26 is discharged.
  • webs 80 can be arranged in the transport channel 70, which run in the conveying direction of the fluidizing channel 26 and which channel the charging material to the respective discharge openings 63.
  • a particularly uniform filling of the discharge hopper 22 is made possible with the configuration of the conveying device 26 shown in FIG. 11. It comprises a fluidizing channel with a discharge opening 63, which is designed such that it forms 22 discharge points over the entire length of the discharge bunker.
  • the discharge opening 63 extends radially essentially over the entire length of the discharge bunker 22, while it has a dimension which increases in the direction of conveyance transversely to the conveying direction.
  • the fluidizing trough 26 has a channel 66 which has an opening in its lower region which is adapted to the discharge bunker 22 and which is flanged directly to the discharge bunker 22 which is open at the top.
  • a self-contained fluidizing channel 68 with a gas-permeable upper side which extends in the area below the material inlet channel 74 over the entire width of the channel 66, while in the area above the discharge bunker 22 it becomes narrower in the conveying direction.
  • a discharge opening 63 widens laterally next to the fluidizing channel 68 in the conveying direction.
  • FIG. 12 shows a vertical section through a discharge hopper 98 which has an outlet surface 100 which is opposite to the direction of rotation 102 of the
  • the height "h" of the leveled material layer 110 is determined directly by the position of the discharge edge 108 above the rotary hearth 2.
  • the width of this material layer 110 is determined by lateral guide plates 112.
  • the free cross section of the outlet opening 106 can be varied by means of a control element, such as a slide 114, so that the amount of material flowing out of the discharge bunker 98 can be adapted to the speed of rotation of the rotary hearth 2.
  • the slide 114 also fulfills the function of a closing member of the outlet opening 106.
  • the discharge bunker 98 has a storage chamber 116 and a discharge chamber 118.
  • a secondary outlet opening 122 is arranged in a partition 120 between the two chambers 116 and 118.
  • the free cross section of the secondary outlet opening 106 is also advantageously variable by means of a control element, such as a slide 124, so that the amount of material flowing out of the discharge bunker 98 can already be pre-regulated in the secondary outlet opening 122.
  • the discharge surface 100 of the discharge bunker 98 can in principle be divided into a primary discharge surface in the discharge chamber 118 and a secondary discharge surface in the storage chamber.
  • the primary outlet surface forms the discharge edge 108 and has an inclination ⁇ to the outlet opening 106 of the discharge bunker 98.
  • the secondary outlet surface engages under the material column in the storage chamber 116 and in this case has an inclination ⁇ to the secondary outlet opening 122.
  • the angles of inclination ⁇ and ⁇ are identical. In certain applications, however, it can be advantageous to give the primary and secondary drain surface a different inclination.
  • the angles of inclination ⁇ and ⁇ are, inter alia, in function of
  • Reference numeral 130 denotes a schematically illustrated fluidization device, which is advantageously assigned to the secondary outlet surface of the storage chamber 116.
  • the fluidization device 130 loosens the material emerging from the storage chamber 116 by blowing in a gaseous fluidization medium and thus prevents blockages in the discharge bunker.
  • the fact that the fluidization device 130 is arranged in the storage chamber 116 largely prevents whirled up material from being blown through the outlet opening 106. The material whirled up by the fluidization device 130 can settle again in the discharge chamber 118 and the fluidization medium can be drawn off via the discharge chamber 118.
  • Compressed air for example, can be used as the fluidization medium.
  • an inert gas is preferably used in order to avoid coal dust explosions.
  • the fluidization medium can also be used as a heat transfer medium to preheat the material to be applied and, if necessary, to remove residual moisture.
  • the discharge bunker can also comprise a shaking device (not shown), which also loosens the escaping material and thus prevents blockages in the discharge bunker.
  • a shaking device (not shown)
  • the discharge surface of the discharge hopper is designed as a vibrating surface.
  • the height of the discharge chamber 118 can be reduced. In this case, the discharge chamber 118 also no longer needs to be closed at the top, so that one has a clear view of the discharge chamber from above and can easily monitor the material flow in the chamber 118.
  • the dashed lines 134 indicate schematically in FIG. 12 that, in an advantageous embodiment of the discharge hopper 98, the storage chamber
  • discharge edge 108 it should be noted that it can of course also be formed by an adjustable part of the discharge surface, so that the vertical distance between the discharge edge 106 and the surface of the rotary hearth, and thus the layer height "h", can be adjusted.
  • the slide 114 enables the cross-section of the outlet opening 106 to be readjusted.
  • a special embodiment of the discharge edge 108 is proposed on the basis of FIG. 13, which is particularly suitable for achieving a large layer surface and thus a large heat transfer area.
  • the discharge edge 108 has teeth 140 which are arranged in such a way that the surface of the applied layer 110 has valleys and crests extending in the direction of rotation.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Chargieren von mindestens zwei getrennten Materialschichten aus feinkörnigen Materialien auf einen Drehherd (2) eines Drehherdofens vorgestellt, die mindestens zwei in Drehrichtung des Drehherds (2) hintereinander angeordnete Austragbunker (221, 222) für die feinkörnigen Materialien aufweist mit je einer Auslaßöffnung (341, 342) und einer der Auslaßöffnung (341, 342) zugeordneten Austragkante (361, 362). Diese Austragkanten (361, 362) sind vertikal versetzt und bilden jeweils den Abschluß einer zur Auslaßöffnung (341, 342, 343, 344, 345) geneigten Auslauffläche des Austragbunkers (221, 222, 223, 224, 225) aus, welche die Materialsäule im Bunker untergreift. In einer ersten Ausführung sind die Auslaufflächen in Drehrichtung, in einer zweiten Ausführung entgegen der Drehrichtung geneigt.

Description

Vorrichtung zum Chargieren eines Drehherdofens
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Chargieren eines Drehherdofens. Eine derartige Vorrichtung findet ihre Anwendung insbesondere beim Chargieren eines Drehherdofens zum Erzeugen von Eisenschwamm (DRI). Die Herstellung von Eisenschwamm geschieht in einem Direktreduktionsverfahren durch Reduktion von Eisenoxyd mit festen oder gasförmigen Reduktionsmitteln. Als festes Reduktionsmittel dient dabei zum Beispiel Kohlenstoff, der bei höheren Temperaturen mit Sauerstoff reagiert und das Reduktionsgas CO bildet. Ein solches Verfahren kann zum Beispiel in einem Drehherdofen durchgeführt werden, d.h. in einem Ofen mit einem drehbaren ringförmigen Ofenboden, der auf der Oberseite mit feuerfestem Material verkleidet ist und der von einer Einhausung umgeben ist. An der Oberseite der Einhausung sind Brenner angebracht, die die Einhausung durchdringen und das Innere der Einhausung auf die erforderliche Reaktionstemperatur von über 1000°C aufheizen.
Das Eisenoxyd wird zusammen mit dem Reduktionsmittel an einer ersten Stelle des Drehherdofens auf den Drehherd aufgebracht und gelangt durch die Rotation des Drehherds in das Innere der Einhausung, wo es aufgrund der hohen Temperaturen mit dem Reduktionsmittel reagiert, um nach ca. einer Umdrehung des Drehherds als direkt reduziertes Eisen vorzuliegen. Die Form unter der das Eisen vorliegt hängt dabei von der Art des verwendeten Verfahrens ab.
Bei dem traditionellen Verfahren wird das Eisenoxyd vor dem Chargieren in den Drehherdofen zusammen mit dem Reduktionsmittel zu Pellets verpreßt, die dann anschließend auf den Drehherd des Ofens chargiert werden. Im Inneren des Ofens reagiert in einer kontrollierten Atmosphäre das Eisenoxyd innerhalb der einzelnen Pellets mit dem von dem Kohlenstoff freigesetzten Kohlenmonoxid und wird innerhalb der Pellets zu Eisen reduziert. Der Eisenschwamm liegt somit nach der Reduktion in Pelletform vor, wobei die Pellets außerdem die Rückstände des Reduktionsmittels (Asche) sowie etwaige Verunreinigungen wie z.B. Schwefel enthalten. Nach dem
Reduktionsvorgang wird folglich ein weiterer Verfahrensschritt notwendig, in dem das direkt reduzierte Eisen von der Asche und den Verunreinigungen getrennt wird.
In einem alternativen Verfahren wird feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniges Reduziermittel, z.B. Kohle, in getrennten Schichten auf den Drehherd des Ofens chargiert. Dabei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Reduktionsmittel zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinandergeschichtet werden. Beim Durchlaufen durch den Ofen wird in der oder den Kohlenschichten Kohlenmonoxid freigesetzt, das durch die feinkörnigen Eisenoxydschichten dringt und diese zu Eisen reduziert. Das reduzierte Eisen liegt folglich nach dem Reduktionsvorgang in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten vor, wobei die einzelnen Eisenschichten durch Schichten von Reduktionsmittelrückständen voneinander getrennt sind und diese Ascheschichten in loser Form vorliegen.
Da sich die einzelnen Materialschichten während des Reduktionsverfahrens nicht miteinander vermischen bietet dieses Verfahren den Vorteil, daß sich der Eisenschwamm und die Rückstände des Reduktionsmittels leicht voneinander trennen lassen. Die Grundvoraussetzung hierfür ist jedoch, daß sich die einzelnen Schichten beim Chargieren auch an den Grenzflächen zwischen den Schichten nicht miteinander vermischen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine Vorrichtung zum Chargieren eines Drehherdofens vorzuschlagen, die ein Chargieren von mehreren übereinanderliegenden Schichten aus feinkörnigen Materialien unter bestmöglicher Trennung der einzelnen Materialschichten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum
Chargieren von mindestens zwei getrennten Materialschichten aus feinkörnigen Materialien auf einen Drehherd eines Drehherdofens, die mindestens zwei in
Drehrichtung des Drehherds hintereinander angeordnete Austragbunker für die feinkörnigen Materialien aufweist, mit je einer Auslaßöffnung und einer der
Auslaßöffnung zugeordneten Austragkante, wobei die Austragkanten der
Austragbunker vertikal versetzt sind und jeweils den Abschluß einer zur
Auslaßöffnung geneigten Auslauffläche des Austragbunkers ausbilden, welche die Materialsäule im Bunker untergreift. Der Begriff "Austragkante" bezeichnet hierbei diejenige Kante an dem Austragbunker, an der das zu chargierende pulverförmige Material den Austragbunker verläßt und auf den Drehherd des
Ofens bzw. eine auf dem Drehherd liegende Materialschicht fällt. Bis zu der
Austragkante wird das Gewicht des zu chargierenden Materials folglich von dem Austragbunker getragen, während es danach von dem Drehherd oder einer darauf aufliegenden Materialschicht getragen wird.
Bei der erfindungsgemäßen Chargiervorrichtung sind die Austragbunker derart ausgestaltet, daß die geneigte Auslauffläche die Materialsäule im Bunker untergreift, d.h. daß das Gewicht der Materialsäule in einem Austragbunker nicht auf dem zu chargierenden Material lastet. Dadurch kann die Materialschicht von der Austragkante locker auf den Drehherd oder die gegebenenfalls bereits darauf chargierte(n) Materialschicht(en) aufgebracht werden. Die chargierten Materialschichten werden folglich nicht unter dem Gewicht der Materialsäule komprimiert und eine Vermischung der einzelnen Materialschichten an deren Grenzschichten wird vermieden. Jede Materialschicht ist daher optimal von den angrenzenden Materialschichten getrennt, so daß ein späteres Auftrennen der verschiedenen Reaktionsprodukte wesentlich vereinfacht wird. Da die chargierten Materialschichten nach dem Chargieren darüber hinaus in einer lockeren Aufschüttung vorliegen, wird zusätzlich der Gasdurchlaß durch die Schichten bei der anschließenden Reaktion in dem Drehherdofen erleichtert und die Reaktion beschleunigt.
In einer ersten Ausgestaltung eines Austragbunkers weist die Auslauffläche eine Neigung in Drehrichtung des Drehherdofens auf. . Die Austragkante des Austragbunkers ist hierbei derart angeordnet, daß ihre vertikale Position über dem Drehherd der vertikalen Position der unteren Grenzschicht der von dem jeweiligen Austragbunker zu chargierenden Materialschicht entspricht. Das zu chargierende Material gelangt dann von der Austragkante direkt auf den
Drehherd bzw. die darauf bereits chargierte(n) Materialschicht(en) aufgelegt ohne daß eine Fallstrecke zu überwinden ist. Die Vertikalkomponente der
Bewegung der Materialteilchen beim Chargieren ist folglich Null, so daß ein Eindringen der Materialteilchen in die darunterliegende Materialschicht nicht möglich ist und die einzelnen Materialschicht optimal getrennt sind.
Dieser Austragkante ist dann bevorzugt ein Abstreifer mit einer Abstreifkante zugeordnet, der in Drehrichtung hinter der Austragkante derart angeordnet ist, daß die vertikale Position der Abstreifkante über dem Drehherd der vertikalen Position der oberen Grenzschicht der von dem jeweiligen Austragbunker zu chargierenden Materialschicht entspricht. Dieser Abstreifer ebnet die von dem jeweiligen Austragbunker chargierte Materialschicht wobei die gewünschte Dicke der zu chargierten Materialschicht eingestellt werden kann. Dies geschieht z.B. durch entsprechendes Einstellen der vertikalen Position der Abstreifkante bezüglich der Austragkante. Hierdurch wird ein sehr genaues Einstellen der einzelnen Schichtdicken ermöglicht, so daß die verschiedenen Materialien genau in dem für die anschließende Reaktion benötigen Verhältnis chargiert werden können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Abstreifer zwischen einer unteren Stellung und einer oberen Stellung vertikal verschiebbar, wobei in der unteren Stellung die vertikale Position der Abstreifkante der vertikalen
Position der Austragkante entspricht. Durch diesen vertikal verstellbare
Abstreifer kann die von dem zugeordneten Austragbunker chargierte
Eisenoxydschicht in einzelne Schichtstreifen aufgeteilt werden, die in Drehrichtung hintereinander angeordnet und jeweils durch einen Einschnitt untereinander getrennt sind. Insbesondere in Verbindung mit den Zähnen an der Austragkante, kann hierdurch ein Dechargieren des hergestellten
Eisenschwammes wesentlich vereinfacht werden, da kein durchgehender
Materialstrang hergestellt wird, sondern einzelne, voneinander getrennte Materialstücke, die beim Dechargieren nicht zerschnitten werden müssen. Es bleibt anzumerken, daß bei einem Mehrschichtverfahren, in dem mehrere
Schichtfolgen von Eisenoxyd und Kohle auf den Drehherd chargiert werden, die Einschnitte in den verschiedenen übereinanderliegenden Eisenoxydschichten bevorzugt vertikal übereinander angeordnet sind.
In einer zweiten Ausgestaltung des Austragbunkers weist die Auslauffläche eine Neigung entgegen der Drehrichtung des Drehherdofens auf. Diese Austragkante ist hierbei derart angeordnet, daß sie die Höhe der aufgetragenen Schicht durch Abstreifen festlegt. Die Austragkante kann hierbei Zähne aufweisen, welche derart angeordnet sind, daß die Austragkante durch Abstreifen in der Oberfläche der aufgetragenen Schicht in Drehrichtung verlaufende Täler und Kuppen ausbildet. Die Austragkanten der einzelnen Austragbunker sind in Drehrichtung gesehen vertikal nach oben gegeneinander versetzt, wobei das Ausmaß der Versetzung zwischen zwei Austragkanten der Dicke der von den vorderen Austragbunker zu chargierenden Materialschicht entspricht. Eine derartige Versetzung der Austragkanten kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Austragbunker, in Drehrichtung gesehen, vertikal nach oben gegeneinander versetzt sind. Dabei sind die Austragbunker bevorzugt vertikal zueinander verstellbar, so daß auch unterschiedliche Schichtdicken mit der Vorrichtung chargiert werden können. Der erste Austragbunker muß hierbei im Prinzip nicht höhenverstellbar sein, da seine Austragkante auf die untere Grenzschicht der untersten Materialschicht ausgerichtet ist. Da aber im allgemeinen unter die unterste Materialschicht eine Schicht aus Asche zum Ebenen der Auflagefläche auf den Drehherd aufgebracht wird, ist vorzugsweise auch der erste Austragbunker vertikal verstellbar angeordnet.
Um bei der Herstellung von Eisenschwamm das Dechargieren der Reaktionsprodukte zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, die Eisenoxydschichten in untereinander getrennten konzentrischen Materialstreifen zu chargieren. Zu diesem Zweck weist mindestens einer der Austragbunker an der Austragkante mehrere beabstandete Zähne auf, die sich nach oben erstrecken und die die von diesem Austragbunker chargierte Materialschicht in konzentrische Materialstreifen teilen. Die durch diesen Austragbunker chargierte Eisenoxydschicht ist folglich in Streifen aufgeteilt, die konzentrisch zueinander angeordnet und jeweils durch einen Einschnitt voneinander getrennt sind. Der in Drehrichtung darauffolgende Austragbunker weist bevorzugt keine Zähne auf, so daß eine von diesem Austragbunker chargierte Kohlenschicht die einzelnen Streifen der Eisenoxydschicht überdecket, wobei die zwischen den einzelnen Streifen liegenden Einschnitte mit Kohlenstaub aufgefüllt werden.
Um ein Austreten der bei der Reduktion entstehenden Prozeßgase zu verhindern, sind die Austragbunker bevorzugt in einem Gehäuse angeordnet, das abgedichtet in die Einhausung des Drehherdofens einsetzbar ist. Dabei ist das Gehäuse mit den Austragbunkern vorzugsweise vertikal zwischen einer Chargierposition und einer Ruheposition verschiebbar angeordnet, wobei das Gehäuse mit den Austragbunkern in der Ruheposition angehoben ist und ein Wärmeschutzschild zwischen dem Drehherd und dem Gehäuse mit den Austragbunkem einfahrbar ist. Dieser Wärmeschutzschild ermöglicht es insbesondere in der Aufwärmphase des Drehherdofens, die Austragbunker vor der von dem Drehherd abgestrahlten Hitze zu schützen.
Um die einzelnen Austragbunker mit Material zu versorgen, ist jeder Austragbunker bevorzugt über eine Fördervorrichtung mit einem Vorratsbunker verbunden ist, wobei die Fördervorrichtung mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker aufweist. Dabei sind solche Austragbunker, mit denen das gleiche Material chargiert wird, im allgemeinen mit dem gleichen Vorratsbunker verbunden. Die verschiedenen Austragungsstellen der Fördervorrichtung bewirken dabei ein möglichst gleichmäßiges Befüllen des Austragbunkers über dessen Länge.
Die Fördervorrichtung umfaßt beispielsweise eine Fluidisierrinne mit mehreren Austragöffnungen, wobei die Austragöffnungen derart ausgestaltet sind, daß ein unterschiedlicher Materialaustrag an der Austragkante des Austragbunkers entlang des Radius des Drehherds kompensiert wird. Der unterschiedliche Materialaustrag an der Austragkante des Austragbunkers entsteht durch den Unterschied zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser der Materialschicht. Um diesem Unterschied entgegenzuwirken, weisen die radial außenliegenden Austragöffnungen der Fluidisierrinne z.B. einen größeren
Querschnitt auf als die radial innenliegenden Austragöffnungen.
Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers läßt sich mit einer Fördervorrichtung erreichen, die eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung umfaßt, wobei die Austragöffnung derart ausgestaltet ist, daß sie sich radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers erstreckt und daß sie in Drehrichtung eine sich in Förderrichtung vergrößernde Abmessung aufweist.
Im folgenden wird eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 : eine schematische Gesamtansicht eines Drehherdofens zur
Herstellung von Eisenschwamm; Fig.2: eine schematische Gesamtansicht einer Chargiervorrichtung für einen Drehherdofen;
Fig.3a: einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung mehrerer hintereinander angeordneter Austragbunker; Fig.3b: einen Schnitt wie in Figur 3a, beim Auftragen eines mehrschichtigen Chargierprofils; Fig.4: eine Draufsicht auf ein derartiges mehrschichtiges Chargierprofil, wobei die Eisenoxydschicht in mehrere nebeneinanderliegende Bereiche getrennt sind; Fig.δa: einen vertikalen Schnitt durch eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung mehrerer hintereinander angeordneter Austragbunker; Fig.5b: einen Schnitt wie in Figur 5a, beim Auftragen eines mehrschichtigen Chargierprofils; Fig.6a: einen Querschnitt durch ein mehrschichtiges Chargierprofil das mit der
Vorrichtung der Fig. 5a aufgetragenen wurde; Fig.6b: eine Draufsicht auf eine mit der Vorrichtung der Fig. 5a aufgetragenen Eisenoxydschicht; Fig.7a: eine Ausgestaltung eines Gehäuses zum montieren der Austragbunker in einer Frontansicht;;
Fig.7b: das Gehäuses der Figur 7a in einer Seitenansicht;
Fig.8: eine Frontansicht des angehobenen Gehäuses der Figur 7a; Fig.9: eine dreidimensionale Ansicht einer ersten vorteilhafte Ausgestaltung einer Fördervorrichtung zum Fördern des feinkörnigen Materials in den
Austragbunker;
Fig.10a: einen vertikalen Längsschnitt durch eine Fördervorrichtung ähnlich wie in Figur 9; Fig.10b: einen vertikalen Längsschnitt durch eine alternative Ausgestaltung der
Fördervorrichtung;
Fig.10c: einen Querschnitt durch die Fördervorrichtung der Fig. 10b;
Fig.10d: einen horizontalen Längsschnitt durch die Fördervorrichtung der
Fig. 10b; Fig.l Oe: einen horizontalen Längsschnitt durch eine alternative Ausgestaltung der Fördervorrichtung;
Fig. 11 a: eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung einer Fördervorrichtung zum Fördern des feinkörnigen
Materials in den Austragbunker; Fig.11 b: einen horizontalen Längsschnitt durch die Fördervorrichtung der
Fig. 11 a;
Fig.12: einen vertikalen Schnitt durch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Austragbunkers.
Fig.13: einen vertikalen Schnitt durch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Austragbunkers mit einer speziell gestalteten Austragkante.
In der Figur 1 ist schematisch ein Drehherdofen zur Herstellung von Eisenschwamm dargestellt. Der Ofen umfaßt einen ringförmigen Drehherd 2, der drehbar auf einem Fundament gelagert ist und der auf seiner Oberseite von einer Einhausung 4 umgeben ist (zum besseren Verständnis ist die Einhausung teilweise geschnitten dargestellt). Innerhalb der Einhausung 4 findet in einer kontrollierten Atmosphäre bei hohen Temperaturen von ca. 1300-1400°C die Reduktion von Eisenoxyd zu direkt reduziertem Eisen statt. Dazu wird in einem ersten Bereich 6 des Drehherdofens mittels einer Chargiervorrichtung 8 feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniger Kohlenstaub in getrennten, übereinanderliegenden Schichten auf die feuerfeste Ausmauerung des Drehherdes 2 chargiert. Dabei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Kohle zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinandergeschichtet werden.
Nach dem Chargieren gelangen das Eisenoxyd und der Kohlenstaub durch die Rotation des Drehherdes 2 in den Reaktionsbereich 10 des Drehofens. In diesem Bereich 10 des Drehofens sind in der Einhausung 4 Brenner 12 angebracht, die das Ofeninnere auf die erforderliche Reaktionstemperatur von ca. 1300-1400°C erwärmen. Die heißen Abgase der Brenner 12 werden dabei im Gegenstromverfahren durch den Ofen geleitet und durch einen Kamin 14 abgeleitet. In der in dem Ofen herrschenden inerten Atmosphäre setzt der Kohlenstaub Kohlenmonoxid frei, das das Eisenoxyd zu Eisen reduziert.
Nachdem die Reduktion in dem Reduktionsbereich 10 des Ofens abgeschlossen ist, liegt der fertige Eisenschwamm in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten 16 vor, wobei jede der Schichten in sich zusammengebacken ist und somit ein zusammenhängendes Band bzw. mehrere getrennt nebeneinanderliegende Stränge bildet. Dieser Eisenschwamm gelangt anschließend in den Dechargierbereich 18 des Drehofens, in dem der Eisenschwamm mittels einer Dechargiervorrichtung 20 aus dem Ofen abgeführt wird. In Fig. 2 ist schematisch eine Chargiervorrichtung 8 zum Chargieren mehrerer übereinanderliegender Materialschichten aus feinkörnigem Material dargestellt. Sie umfaßt mehrere Austragbunker 22, die in Drehrichtung 24 (dargestellt durch den Pfeil 24) des Drehherds hintereinander angeordnet sind und die sich quer zu der Drehrichtung 24 im wesentlichen über die gesamte Breite des Drehherds 2 erstrecken. Die Austragbunker 22 sind bevorzugt in einer ungeraden Anzahl vorgesehen und chargieren dabei abwechselnd Kohlestaub und Eisenoxyd auf den Drehherd 2, wobei der erste Austragbunker eine untere
Kohlestaubschicht chargiert und der letzte Austragbunker die
Materialschichtfolge mit einer oberen Kohlestaubschicht abdeckt.
Die einzelnen Austragbunker 22 sind jeweils über eine eigene Fördervorrichtung 26 mit einem Vorratsbunker 28 für Eisenoxyd bzw. einem Vorratsbunker 30 für Kohlestaub verbunden, die oberhalb der Austragbunker 22 an einem Traggestell 32 montiert sind. Die Vorratsbunker 28 und 30 können dabei aus Platzgründen radial außerhalb des eigentlichen Ofenbereiches angeordnet sein, so daß im Zentrum des Drehherdofens genügend Raum bleibt z.B. für Drehanschlüsse für eine eventuelle Medienversorgung des Drehherds 2 usw..
Fig. 3 zeigt einen Schnitt in Drehrichtung durch die hintereinander angeordneten Austragbunker, wobei lediglich die ersten vier Austragbunker 22-| , 222, 223, 224 dargestellt sind. Jeder Austragbunker 22^ 222, 223, 224 weist in seinem unteren Bereich eine Auslaßöffnung 34 und eine der Auslaßöffnung 34 zugeordnete Austragkante 36 auf. Die Austragkante 36 wird dabei vorteilhaft jeweils von einer Austragplatte 38 ausgebildet, die sich von der Frontwand 40 des jeweiligen Austragbunkers 22 schräg abfallend unter der Auslaßöffnung 34 hindurch erstreckt, so daß die Austragkante 36 in Drehrichtung 24 hinter der Auslaßöffnung 34 angeordnet ist. In anderen Worten, die Austragkante (36) des Austragbunkers (22) bildet den Abschluß einer in Drehrichtung (24) zur Auslaßöffnung (34) geneigten Auslauffläche des Austragbunkers (22) aus, welche die Materialsäule im Bunker untergreift.
Jede Auslaßöffnung 34 ist in ihrem Querschnitt derart ausgestaltet, daß der Materialfluß durch die Auslaßöffnung 34 an die gewünschte Chargiergeschwindigkeit, d.h. Drehgeschwindigkeit des Drehherds 2 und Schichtdicke der Materialschicht, angepaßt ist. Jede Auslaßöffnung 34 ist darüber hinaus mit einem Schließorgan, z.B. einem Schieber 41 versehen, mit dem der Materialfluß durch die Auslaßöffnung 34 unterbrochen werden kann (Fig. 3.a). Wird das Schließorgan 41 geöffnet (Fig. 3.b), gelangt das in dem jeweiligen
Austragbunker 22 gespeicherte Material (Kohlestaub oder Eisenoxyd) durch die
Auslaßöffnung 34 an die jeweilige Austragkante 36 und wird an der
Austragkante 36 auf den Drehherd 2 bzw. die darauf bereits chargierten Materialschichten aufgetragen. Da der Drehherd 2 unter der Austragkante 36 in
Drehrichtung 24 weiterdreht, wird das Material in Drehrichtung 24 mitgenommen, wobei stetig neues Material aus dem Austragbunker 22 über die schräge Austragplatte 38 nachrutscht und eine kontinuierliche Materialschicht aufgetragen wird. Da das Gewicht der in dem Austragbunker 22 gespeicherten Materialsäule im wesentlichen auf der Austragplatte 38 lastet, geschieht das Auftragen des Materials an der Austragkante 36 in aufgelockerter Form, so daß die chargierte Materialschicht in einer lockeren Aufschüttung vorliegt. Dies verhindert, daß die einzelnen übereinanderliegenden Materialschichten ineinandergedrückt werden und sich an ihren jeweiligen Grenzschichten mit den angrenzenden Materialschichten vermischen. Vorteilhaft ist hierbei ebenfalls, wenn der Querschnitt der Auslaßöffnung 34 derart an die auszutragende Materialmenge angepaßt ist, daß der Materialfluß durch die Auslaßöffnung 34 der Auftraggeschwindigkeit angepaßt ist. Hierdurch staut sich nur eine geringe Menge Material sich vor der Austragkante 36 auf und das auf den tieferliegenden Materialschichten lastende Gewicht ist möglichst klein.
Um die Dicke der chargierten Materialschichten auf den gewünschten Wert einzustellen, ist jeder Auslaßöffnung 34 ein Abstreifer 42 mit einer Abstreifkante 44 zugeordnet, der in Drehrichtung 24 hinter der Austragkante 34 derart angeordnet ist, daß die vertikale Position der Abstreifkante 44 über dem Drehherd 2 der vertikalen Position der oberen Grenzschicht der von dem jeweiligen Austragbunker 22 zu chargierenden Materialschicht entspricht. Es ist dabei unerheblich, ob der Abstreifer 42 an dem Austragbunker 22 montiert ist, dessen Auslaßöffnung 34 er zugeordnet ist, oder ob er an dem nachfolgenden Austragbunker 22 montiert ist. Mit anderen Worten, der Abstreifer 42 ■) kann z.B. an dem Austragbunker 221 oder, wie in der Figur 3 dargestellt, an dem Austragbunker 22 montiert sein. Der Abstreifer ebnet die von dem jeweiligen Austragbunker 22 chargierte Materialschicht und verhindert, daß überschüssiges Material von dem Drehherd 2 mitgenommen wird. Um verschiedene Schichtdicken chargieren zu können, ist die vertikale Position der Abstreifkante 44 des Abstreifers 42 bevorzugt einstellbar. Hierdurch wird darüber hinaus ein sehr genaues Einstellen der einzelnen Schichtdicken ermöglicht, so daß die verschiedenen Materialien genau in dem für die anschließende Reaktion benötigen Verhältnis chargiert werden können.
Es bleibt zu erwähnen, daß wegen der großen, von Drehherd 2 abgestrahlten Hitze sowohl die Austragkanten 36 als auch die Schieber 41 und die Abstreifer 42 der Austragbunker 22 bevorzugt aus einem wärmebeständigen Material hergestellt und überdies mit einer Wasserkühlung versehen sind.
In Fig. 3.b ist die Vorrichtung im Chargierbetrieb dargestellt. Nachdem zunächst der Schieber 41 des mit Kohlestaub gefüllten Austragbunkers 221 geöffnet wurde, nimmt der Drehherd 2 den an der Austragkante 36-| austretenden Kohlestaub in Drehrichtung 24 mit, wobei überschüssiges Material von dem Abstreifer 421 zurückgehalten wird. Es bildet sich somit eine erste Kohlestaubschicht 461 , die sich in Drehrichtung 24 weiterbewegt. Die Austragkante 36-] ist hierbei unmittelbar über dem Drehherd 2 angeordnet, d.h. auf der Höhe der unteren Grenzschicht der zu chargierenden Materialschicht, so daß der Kohlestaub direkt auf den Drehherd 2 gelangt, ohne eine Fallstrecke zu überwinden. Es ist anzumerken, daß die untere Kohlestaubschicht oft auf eine Ascheschicht chargiert wird, die zum Ausgleichen der Unebenheiten in der feuerfesten Ausmauerung des Drehherds 2 dient. In diesem Fall ist die Austragkante 36! natürlich in der Höhe der oberen Grenzschicht dieser Ascheschicht anzuordnen.
Ist die untere Kohlestaubschicht 46-) bis zu der Austragkante 362 vorgedrungen, wird der Schieber 41 des mit Eisenoxyd gefüllten Austragbunkers 222 geöffnet, so daß Eisenoxyd an der Austragkante 36 des Austragbunkers 22 auf die untere Kohlestaubschicht 46ι aufgetragen wird. Die Austragkante 36 ist hierbei in Hohe der unteren Grenzschicht des so chargierten Eisenoxyds angeordnet, d.h. sie ist um die Dicke der
Kohlestaubschicht 46-| gegenüber der Austragkante 36ι nach oben versetzt.
Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Austragbunker 22 gegenüber dem Austragbunker 22-( um die entsprechende Hohe angehoben ist. Das aufgetragene Eisenoxyd wird durch die Drehbewegung des Drehherds
2 mitgenommen und an dem Abstreifer 422 zu einer Eisenoxydschicht 462 der gewünschten Dicke geformt.
Auf die Kohlestaubschicht 461 und die Eisenoxydschicht 46 werden anschließend an den Austragbunkern 223 und 224 in der gleichen Art nacheinander eine weitere Kohlestaubschicht 463 und eine weiter Eisenoxydschicht 46 aufgebracht, bevor in einem fünften (nicht dargestellten Austragbunker) eine abschließende Kohlestaubschicht chargiert wird, und das mehrschichtige Chargierprofil in den Reaktionsbereich 10 des Drehherdofens gelangt. Dabei sind ist jeder Austragbunker 223, 224 und 225 vertikal gegenüber dem davorliegenden Austragbunker 222, 223 und 224 angehoben, wobei das Ausmaß der Versetzung der Dicke der von dem davorliegenden Austragbunker 222, 223 bzw. 224 chargierten Materialschicht entspricht. Um verschieden dicke Materialschichten mit der Vorrichtung chargiert zu können, sind die einzelnen Austragbunker 22 in einer bevorzugten Ausgestaltung vertikal gegeneinander verstellbar. Soll die Dicke der chargierten Materialschichten geändert werden, müssen lediglich die relativen vertikalen Positionen der einzelnen Austragbunker 22 auf die geänderten Schichtdicken eingestellt werden. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der der Auslaßöffnung 34n eines Austragbunkers 22n zugeordnete Abstreifer42n an dem darauffolgenden Austragbunker 22n+ι angeordnet ist, da der Abstreifer in diesem Fall mit dem Austragbunker 22n+1 automatisch auf die neue Schichtdicke eingestellt wird.
Es ist weiterhin anzumerken, daß anstelle eines fünfschichtigen Chargierprofiles auch ein Chargierprofil mit weniger Materialschichten chargiert werden kann indem die Auslaßöffnungen 34 der nicht benötigten Austragbunker 22 durch die jeweiligen Schließorgane 41 verschlossen bleiben. Andererseits können mit einer Vorrichtung die weitere Austragbunker 22 aufweist, auf die Kohlestaubschicht 465 alternierend noch weitere Eisenoxyd- und Kohlestaubschichten chargiert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Austragbunker 222 und 224 für das Eisenoxyd an ihren jeweiligen Austragkanten 36 , 36 mehrere beabstandete Zähne 47 auf (siehe Fig. 9 oder 11), die sich nach oben erstrecken und die derart ausgestaltet sind, daß sie die von diesen Austragbunkern 222 und 22 chargierten Eisenoxydschichten 46 und 464 in konzentrische Materialstreifen teilen, die jeweils durch einen Einschnitt radial voneinander getrennt sind. Die Zähne 47 weisen hierzu in Drehrichtung 24 bevorzugt einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die Seitenflächen nach unten hin zusammenlaufen und eine Steigung aufweisen, die der Steigung des natürlichen Schüttprofils des Eisenoxyds entspricht. Hierdurch ist gewährleistet, daß die oberen Kanten der Materialstreifen nicht einbrechen und die einzelnen Materialstreifen im unteren Bereich zusammenkleben. Beim anschließenden Auftragen der Kohlestaubschicht an dem darauffolgenden Austragbunker 223 und 225 für den Kohlestaub, werden die Einschnitte zwischen den einzelnen Materialstreifen mit Kohlestaub verfüllt, so daß die Materialstreifen auch bei der folgenden Reduktion sicher voneinander getrennt bleiben.
Eine Draufsicht auf ein derartiges mehrschichtiges Chargierprofil ist in Fig. 4 dargestellt. Es handelt sich um ein Chargierprofil mit zwei Eisenoxydschichten
46 , 464 und drei Kohleschichten 46-| , 463, 465, die abwechselnd übereinandergeschichtet sind. Während die Kohleschichten durchgehend 46-|,
463, 465, über die Breite des Drehherds 2 chargiert werden, sind die Eisenoxydschichten 462, 464 in mehrere getrennt nebeneinanderliegende Bereiche unterteilt. Dies bewirkt, daß der Eisenschwamm nach der Reduktion in Form mehrerer nebeneinanderliegender Stränge vorliegt und erleichtert die spätere Handhabung der quer zu der Materialbahn abgetrennten Eisenschwammstücke.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Austragbunker 22 ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung sind die den Austragbunkern 22 und 224 zugeordneten Abstreifer 422 und 424 zwischen einer unteren Stellung und einer oberen Stellung vertikal verschiebbar, wobei in der unteren Stellung die vertikale Position der Abstreifkante 44 der vertikalen Position der zugeordneten
Austragkante 36 entspricht. Durch diesen vertikal verstellbare Abstreifer 42 ,
424 kann die von dem zugeordneten Austragbunker 222, 224 chargierte Eisenoxydschicht 46 , 464 in einzelne Schichtstreifen aufgeteilt werden, die in
Drehrichtung 24 hintereinander angeordnet und jeweils durch einen Einschnitt untereinander getrennt sind.
Dies geschieht indem jedesmal wenn ein entsprechender Schichtstreifen auf die darunterliegende Schicht 46-j aufgetragen worden ist, der Abstreifer 422 kurzzeitig in seine untere Stellung verfahren wird, wobei die chargierte Eisenoxydschicht 462 bis auf die darunterliegende Kohlestaubschicht 46-] durchtrennt wird. Der Abstreifer nimmt anschließend wieder seine ober Stellung ein, in der er das chargierte Eisenoxyd auf die gewünschte Dicke abstreift (siehe Abstreifer 424). Auf diese Art erhält man in Verbindung mit den oben beschrieben Zahnen auf den Austragkanten 36 eine Eisenoxydschicht, die in einzelne getrennte radial und in Drehrichtung 24 nebeneinanderliegende Schichtbereiche unterteilt ist (siehe Fig. 6). Nach der Reduktion liegt der hergestellte Eisenschwamm folglich in Form von gut handhabbaren Tafeln vor, die ein Dechargieren des hergestellten Eisenschwammes wesentlich vereinfachen. Es bleibt anzumerken, daß bei einem Mehrschichtverfahren, in dem mehrere Schichtfolgen von Eisenoxyd und Kohle auf den Drehherd 2 chargiert werden, die Einschnitte in den verschiedenen übereinanderliegenden Eisenoxydschichten bevorzugt vertikal übereinander angeordnet sind, so daß die Eisenschwammteile aus den verschiedenen Schichten gleichzeitig anfallen. Diese übereinanderliegenden Einschnitte in den verschiedenen Materialschichten kann man z.B. durch Positionsgeber oder Nocken an dem Drehherd 2 erzielen, die das Abschneiden der chargierten Eisenoxydschicht an den gewünschten Stellen steuern.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Die Austragbunker 22 sind hierbei in einem an seiner Unterseite offenen Gehäuse 48 montiert, das den unteren Bereich der Austragbunker 22 freiläßt und das abgedichtet in die Einhausung 4 des Drehherdofens eingesetzt werden kann, wobei die Austragbunker 22 ihre Chargierposition einnehmen.
Dazu weist die Einhausung 4 auf der Oberseite einen Ausschnitt 50 auf, der derart dimensioniert ist, daß der untere Bereich der Austragbunker 22 mit den
Austragkanten 36 und den Abstreifern 42 in die Einhausung 4 eingeführt werden kann, der Ausschnitt 50 jedoch bevorzugt kleiner als der Querschnitt des Gehäuses 48 ist. An der Oberseite der Einhausung 4 ist um den Ausschnitt
50 herum eine nach oben offene Wasserrinne 52 angeordnet, die an die
Abmessungen des Gehäuses 48 derart angepaßt ist, daß dessen Seitenwände beim Absenken des Gehäuses 48 in die Wasserrinne 52 eintauchen. Man erhält hierdurch auf einfache Weise einen abgedichteten Übergang zwischen der Einhausung 4 und dem Gehäuse 48, ohne daß das Gehäuse 48 fest an der Einhausung montiert ist. Das Gehäuse mitsamt den darin montierten Austragbunkern 22 läßt sich folglich als Ganzes leicht abnehmen und durch ein anderes Gehäuse ersetzen, in dem z.B. einen andere Anzahl von Austragbunkern 22 montiert ist oder in dem die einzelnen Austragbunker 22 andere vertikale Positionen zueinander aufweisen. Auf diese Weise wird ein rasches Umschalten zwischen verschiedenen Chargierarten mit unterschiedlichen Chargierparametern möglich.
Die Austragbunker 22 sind in dem Gehäuse 48 derart montiert, daß sie vertikal gegeneinander verstellbar sind. Dazu sind die Einfüllstutzen 54, über die die Austragbunker 22 mit ihrer jeweiligen Fördervorhchtung 26 verbunden sind, durch entsprechende Öffnungen in der Oberseite des Gehäuses 48 geführt und außen am Gehäuse z.B. durch Überwurfmuttern 56 gesichert.
Das Gehäuse 48 ist vorteilhaft vertikal zwischen einer Chargierposition und einer Ruheposition verschiebbar angeordnet. Es kann hierzu beispielsweise mittels Hydraulikzylinder 58 an dem Traggestell 32 für die Vorratsbunker montiert sein. Die Einfüllstutzen 54 der Austragbunker 22 sind in diesem Fall teleskopartig ausgebildet.
In der Chargierposition (Fig. 7) ist das Gehäuse derart abgesenkt, daß die Austragkanten 36 der Austragbunker 22 in die Einhausung 4 des
Drehherdofens eingeführt sind und sich in ihrer jeweiligen Chargierposition befinden. Bei einem Ofenstillstand oder in der Aufwärmphase des Drehherdofens wird das Gehäuse 48 jedoch in seine angehobene Ruheposition gefahren (Fig. 8), wobei das Gehäuse 48 mit den Austragbunkern 22 derart angehoben sind, daß die Austragkanten 36 der Austragbunker 22 aus der Einhausung herausgefahren sind ein Wärmeschutzschild 60 zwischen dem Drehherd 2 und dem Gehäuse 48 mit den Austragbunkern 22 einfahrbar ist. Durch diesen Wärmeschutzschild 60 werden die Austragbunker 22 bei einem Ofenstillstand wirksam vor der von dem Drehherd 2 abgestrahlten Hitze geschützt. Es ist anzumerken, daß die Abdichtung des Gehäuses in der Einhausung beim Anheben des Gehäuses vorteilhaft erhalten bleibt, wenn die Wasserrinne 52 genügend tief ausgebildet ist.
In den Figuren 9 bis 11 sind mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen einer Fördervorrichtung 26 zum Fördern des feinkörnigen Materials von dem jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 zu dem Austragbunker 22 dargestellt. Eine derartige Fördervorrichtung 26 kann z.B. einen Kettenförderer oder eine Transportschnecke umfassen und weist bevorzugt mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker 22 auf, damit eine möglichst gleichmäßige Beschickung des Austragbunkers 22 über dessen Länge quer zur Drehrichtung erfolgt.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung einer Fördervorrichtung 26 ist in Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Fluidisierrinne 26, die mehrere Austragungsstellen 62 aufweist, an die sich unten die Einfüllstutzen 54 des Austragbunkers 22 anschließen. Die Anzahl der Austragungsstellen 62 kann dabei je nach Länge des Austragbunkers 22 unterschiedlich sein, sie wird im allgemeinen zwischen zwei und fünf liegen. Die Austragungsstellen 62 sind vorteilhaft derart über die Länge des Austragbunkers 22 verteilt, daß die unter den Einfüllstutzen 54 in dem Austragbunker 22 entstehenden Schüttprofile gleichmäßig ineinander übergehen und so eine möglichst gleichmäßige Füllhöhe des Austragbunkers 22 erreicht wird.
Die Fluidisierrinne 26 weist einen geschlossenen, in Förderrichtung abfallenden Kanal 64 auf, der im inneren durch eine gasdurchlässige z.B. keramische
Trennwand 66 in einen unteren Fluidisierkanal 68 und einen oberen Transportkanal 70 unterteilt wird. In dem Fluidisierkanal 68 ist ein Gaseinlaß 72 zum Einlassen des Fluidisiergases ausgebildet. Der Gaseinlaß 72 wird an eine Inertgasquelle angeschlossen, die Inertgas unter Druck in den Fluidisierkanal 68 einspeist. Das Fluidisiergas tritt dann durch die Poren in der gasdurchlässigen Trennwand 66 und versetzt feinkörniges Material in dem Transportkanal 70 in einen fluidisierten Zustand und wird anschließend über einen Gasauslaß 76 in der Transportkanal 70 abgeführt.
Der Transportkanal 70 weist an seiner Oberseite einen Materialeinlaßkanal 74 auf, der an den jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 angeschlossen ist. Durch diesen Materialeinlaßkanal 74 gelangt das Eisenoxyd bzw. der Kohlestaub in den Transportkanal 70, wird in diesem in einen fluidisierten Zustand versetzt und aufgrund der Neigung des Kanals 64 (z.B. 5-10°) zu den tieferliegenden Austragungsstellen 62 gefördert. Die Austragungsstellen 62 sind durch Austragöffnungen 63 in der Trennwand 66 ausgebildet an die sich Auslaßstutzen 78 anschließen, die sich nach unten durch den Fluidisierkanal 68 hindurch erstrecken und an der Unterseite des Kanals 66 austreten. Diese Auslaßstutzen 78 werden mit den Einfüllstutzen 54 des Austragbunkers 22 verbunden, so daß ein Materialübertritt in den Austragbunker 22 ermöglicht wird. Es bleibt anzumerken, daß die Austragöffnungen 63 bevorzugt derart ausgestaltet sind, daß ein unterschiedlicher Materialaustrag an der Austragkante 34 des Austragbunkers 22 entlang des Radius des Drehherds 2 kompensiert wird. Der unterschiedliche Materialaustrag an der Austragkante 34 entsteht durch den Unterschied zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser der Materialschicht. Um diesem Unterschied entgegenzuwirken, weisen die radial außenliegenden Austragöffnungen 63 der Fluidisierrinne 26 z.B. einen größeren Querschnitt auf als die radial innenliegenden.
Die Austragöffnungen 63 sind quer zu der Förderrichtung der Fördervorrichtung 26 bevorzugt derart versetzt angeordnet (siehe Fig. 10), daß nur ein Teil des geförderten Chargiermaterials in die jeweiligen Öffnung fällt, während der Rest des Materials zu der nachfolgenden Austragöffnung 63 transportiert wird. Die letzte Austragöffnungen 63 erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte
Breite der Trennwand, so daß das gesamte übrige Material aus der
Fluidisierrinne 26 abgeführt wird. Alternativ dazu können in dem Transportkanal 70 Stege 80 angeordnet sein, die in Förderrichtung der Fluidisierrinne 26 verlaufen und die das Chargiermaterial zu den jeweiligen Austragöffnungen 63 hin kanalisieren.
Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers 22 wird mit der in Fig. 11 dargestellten Ausgestaltung der Fördervorrichtung 26 ermöglicht. Sie umfaßt eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung 63, die derart ausgestaltet ist, daß sie über die gesamte Länge des Austragbunkers 22 Austragstellen ausbildet. Die Austragöffnung 63 erstreckt sich dazu radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers 22, während sie quer zur Förderrichtung eine sich in Förderrichtung vergrößernde Abmessung aufweist. Die Fluidisierrinne 26 weist einen Kanal 66 auf, der in seinem unteren Bereich eine an den Austragbunker 22 angepaßte Öffnung aufweist und der direkt an den oben offenen Austragbunker 22 angeflanscht ist. In dem Kanal 66 ist ein in sich geschlossener Fluidisierkanal 68 mit einer gasdurchlässigen Oberseite angeordnet, der sich in dem Bereich unterhalb des Materialeinlaßkanals 74 über die gesamte Breite des Kanals 66 erstreckt, während er in dem Bereich über dem Austragbunker 22 in Förderrichtung schmaler wird. Dadurch entsteht seitlich neben dem Fluidisierkanal 68 eine in Förderrichtung breiter werdende Austragöffnung 63.
Der Materialstrom, der unterhalb des Materialeinlaßkanals 74 über die gesamte Breite des Kanals 66 verteilt ist, wird also beim Weitertransport kontinuierlich an der breiter werdenden Austragöffnung 63 abgeschnitten und der Austragbunker 22 folglich gleichmäßig über seine Länge beschickt. Es ist anzumerken, daß dabei die Form des Fluidisierkanal 68 bevorzugt derart ausgestaltet ist, daß ein unterschiedlicher Materialaustrag und der Austragkante 36 ausgeglichen wird. In Figur 12 ist ein vertikaler Schnitt durch einen Austragbunker 98 gezeigt, der eine Auslauffläche 100 aufweist die entgegen der Drehrichtung 102 des
Drehherds geneigt ist. Über diese Auslauffläche 100 rutscht das Material 104 aus dem Austragbunker 98 entgegen der Drehrichtung 102 des Drehherds durch eine Auslaßöffnung 106 auf den Drehherd 2. Eine Austragkante 108 bildet den Abschluß der Auslauffläche 100 aus und erfüllt, in dieser
Ausführung, gleichzeitig die Funktion einer Abstreifkante, welche das sich unter der Auslaßöffnung 106 aufhäufende Material 109, beim Drehen des Drehherds
2 in Drehrichtung 102, nivelliert. Die Höhe "h" der nivellierten Materialschicht 110 wird hierbei unmittelbar durch die Stellung der Austragkante 108 über dem Drehherd 2 bestimmt. Die Breite dieser Materialschicht 110 wird durch seitliche Leitbleche 112 festgelegt. Der freie Querschnitt der Auslaßöffnung 106 ist mittels eines Regelorgans, wie zum Beispiel einem Schieber 114 veränderlich, so daß die aus dem Austragbunker 98 auslaufende Materialmenge an die Drehgeschwindigkeit des Drehherds 2 anpaßbar ist. Der Schieber 114 erfüllt hierbei gleichzeitig die Funktion eines Schließorgans der Auslaßöffnung 106.
Aus der Figur 12 ist ebenfalls ersichtlich, daß der Austragbunker 98 eine Vorratskammer 116 und eine Austragkammer 118 aufweist. In einer Trennwand 120 zwischen den beiden Kammern 116 und 118 ist eine sekundäre Auslaßöffnung 122 angeordnet. Der freie Querschnitt der sekundären Auslaßöffnung 106 ist ebenfalls vorteilhaft mittels eines Regelorgans, wie zum Beispiel einem Schieber 124, veränderlich, so daß die aus dem Austragbunker 98 auslaufende Materialmenge bereits in der sekundären Auslaßöffnung 122 vorgeregelt werden kann. Man beachte, daß die Auslauffläche 100 des Austragbunkers 98 prinzipiell in eine primäre Auslauffläche in der Austragkammer 118 und eine sekundäre Auslauffläche in der Vorratskammer unterteilt werden kann. Die primäre Auslauffläche bildet die Austragkante 108 aus und weist hierbei eine Neigung ß zur Auslaßöffnung 106 des Austragbunkers 98 auf. Die sekundäre Auslauffläche untergreift die Materialsäule in der Vorratskammer 116 und weist hierbei eine Neigung α zur sekundären Auslaßöffnung 122 auf. In Figur 12 sind die Neigungswinkel α und ß identisch. In bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch von Vorteil sein, der primären und sekundären Ausiauffläche eine unterschiedliche Neigung zu verleihen. Die Neigungswinkel α und ß werden u.a. in Funktion der
Fließeigenschaften des aufzutragenden Materials festgelegt. Im Normalfall werden die Neigungswinkel α und ß zwischen 40° und 80° liegen. Das Bezugszeichen 130 bezeichnet eine schematisch dargestellte Fluidisierungsvorrichtung, welche vorteilhaft der sekundären Auslauffläche der Vorratskammer 116 zugeordnet ist. Die Fluidisierungsvorrichtung 130 lockert das aus der Vorratskammer 116 austretende Material durch Einblasen von einem gasförmigen Fluidisierungsmedium auf und beugt somit Verstopfungen im Austragbunker vor. Dadurch, daß die Fluidisierungsvorrichtung 130 in der Vorratskammer 116 angeordnet ist, wird weitgehend verhindert, daß aufgewirbeltes Material durch die Auslaßöffnung 106 geblasen wird. Das durch die Fluidisierungsvorrichtung 130 aufgewirbelte Material kann sich in der Austragkammer 118 wieder absetzen das Fluidisierungsmedium kann über die Austragkammer 118 abgezogen werden. Als Fluidisierungsmedium kann zum Beispiel Druckluft eingesetzt werden. Bei Kohle wird jedoch vorzugsweise ein Inertgas eingesetzt um Kohlestaubexplosionen zu vermeiden. Es bleibt anzumerken, daß das Fluidisierungsmedium zusätzlich als Wärmeträger benutzt werden kann, um das aufzutragende Material vorzuwärmen und ggf. Restfeuchte zu beseitigen.
Der Austragbunker kann auch eine (nicht gezeigte) Rüttelvorrichtung umfassen, welche ebenfalls eine Lockerung des austretenden Materials bewirkt und somit Verstopfungen im Austragbunker vorbeugt. In einer bevorzugten Ausführung einer solchen Rüttelvorrichtung ist zum Beispiel die Ausiauffläche des Austragbunkers als Rüttelfläche ausgebildet.
Wird in einem Austragbunker der Bauart nach Figur 12 keine Fluidisierungsvorrichtung 130 eingesetzt, so kann die Höhe der Austragkammer 118 vermindert werden. In diesem Fall braucht die Austragkammer 118 auch nicht mehr nach oben verschlossen zu sein, so daß man von oben eine freie Einsicht in die Austragkammer hat und den Materialfluß in der Kammer 118 leicht überwachen kann. Mit den gestrichelten Linien 134 ist in Figur 12 schematisch angedeutet, daß in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Austragbunkers 98, die Vorratskammer
116 einen zur sekundären Auslauföffnung 122 hin erweiterten Querschnitt aufweist. Eine solche Querschnittserweiterung trägt zur Verhinderung von Brückenbildungen in der Materialsäule 116 bei, und begünstigt somit ein einwandfreies Nachrutschen des Materials durch die sekundäre Auslauföffnung
122.
Zur Austragkante 108 bleibt anzumerken, daß sie selbstverständlich auch durch ein verstellbares Teil der Auslauffläche ausgebildet werden kann, so daß die vertikale Distanz zwischen Austragkante 106 und Drehherdoberfläche, und somit die Schichthöhe "h", einstellbar ist. Der Schieber 114 ermöglicht hierbei eine Nachjustierung des Querschnitts der Auslauföffnung 106.
Anhand der Figur 13 wird noch eine spezielle Ausgestaltung der Austragkante 108 vorgeschlagen, welche sich besonders zum Erzielen einer großen Schicht- Oberfläche, und somit einer großen Wärmeübergangsfläche eignet. Hierzu weist die Austragkante 108 Zähne 140 auf, welche derart angeordnet sind, daß die Oberfläche der aufgetragenen Schicht 110 in Drehrichtung verlaufende Täler und Kuppen aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Chargieren von mindestens zwei getrennten Materialschichten aus feinkörnigen Materialien auf einen Drehherd (2) eines Drehherdofens, gekennzeichnet durch mindestens zwei in Drehrichtung des Drehherds (2) hintereinander angeordnete Austragbunker (22-| , 222, 223, 224, 225) für die feinkörnigen
Materialien mit je einer Auslaßöffnung (34-| , 342, 343, 344, 345) und einer der Auslaßöffnung (34-j , 342, 343, 344, 345) zugeordneten Austragkante (36t , 362, 363, 364, 365), wobei die Austragkanten (36t , 362, 363, 364, 365) der Austragbunker (22-, , 222, 223, 224, 225) vertikal versetzt sind und jeweils den Abschluß einer zur Auslaßöffnung (34t , 342, 343, 344, 345) geneigten
Auslauffläche des Austragbunkers (22-| , 222, 223, 224, 225) ausbilden, welche die Materialsäule im Bunker untergreift.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Austragbunker (22^ 222, 223> 224, 225), in Drehrichtung (24) gesehen, vertikal nach oben gegeneinander versetzt sind.
3. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragbunker (22t , 222, 223, 224, 225) vertikal zueinander verstellbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auslaßöffnung (341 5 342, 343, 344, 345) ein
Schließorgan (42) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragkante (36t , 362, 363, 36 , 365) eines Austragbunkers (22t , 222, 223, 224, 225) von einer Austragplatte (38) ausgebildet wird, die sich von der Frontwand des Austragbunkers (22t , 22 ,
223, 224, 225) schräg abfallend unter der Auslaßöffnung (34t , 342, 343, 344, 345) hindurch erstreckt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Austragbunker (222, 224) an der Austragkante (36 , 364) mehrere beabstandete Zähne (47) aufweist, die sich nach oben erstrecken und die die von diesem Austragbunker (222, 224) chargierte Materialschicht (462, 464) in konzentrische Materialstreifen teilen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragbunker (22t , 222, 223, 224, 225) in einem Gehäuse (48) angeordnet sind, das abgedichtet in die Einhausung (4) des Drehherdofens einsetzbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (48) mit den Austragbunkern (22t , 222, 223, 224, 225) vertikal zwischen einer Chargierposition und einer Ruheposition verschiebbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse (48) mit den Austragbunkern (22t , 222> 223> 2 4- 22s) in der Ruheposition angehoben ist und ein Wärmeschutzschild (60) zwischen dem Drehherd (2) und dem Gehäuse (48) mit den Austragbunkern (22t . 222- 23> 2 4> 2δ) einfahrbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Austragbunker (22-| , 222, 223, 224, 225) über eine Fördervorrichtung (26) mit einem Vorratsbunker (28, 30) verbunden ist, wobei die Fördervorrichtung (26) mehrere Austragungsstellen (62) in den Austragbunker (22 , 222, 223, 224, 225) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung eine Fluidisierrinne (26) mit mehreren Austragöffnungen (63) umfaßt, wobei die Austragöffnungen (63) derart ausgestaltet sind, daß ein unterschiedlicher Materialaustrag an der Austragkante (36t , 36 , 363, 364, 365) des Austragbunkers (22ι , 222, 223, 224, 225) entlang des Radius des Drehherds (2) kompensiert wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung eine Fluidisierrinne (26) mit einer Austragöffnung (63) umfaßt, wobei die Austragöffnung derart ausgestaltet ist, daß sie sich radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers (22t , 222,
223, 224, 225) erstreckt und daß sie in Drehrichtung eine sich in Förderrichtung vergrößernde Abmessung aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauffläche eines (22t , 222> 223- 224> 22s) Θine Neigung in Drehrichtung (24) des Drehherdofens (2) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Austragkante (36t , 362, 363, 364, 365) ein Abstreifer (42t , 422. 4 3> 424> 425) mit einer Abstreifkante (44) zugeordnet ist, der in Drehrichtung (24) hinter der Austragkante (36t , 362, 363, 364, 365) derart angeordnet ist, und daß die vertikale Position der Abstreifkante (44) über dem Drehherd (2) der vertikalen Position der oberen Grenzschicht der von dem jeweiligen
Austragbunker (22t, 222> 223> 224> 22s) zu chargierenden Materialschicht (46ι , 462, 463, 464, 465) entspricht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Position der Abstreifkante (44) bezüglich der Austragkante (36t , 362, 363, 364, 365) einstellbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abstreifer (42t , 422) zwischen einer unteren Stellung und einer oberen Stellung vertikal verschiebbar ist, wobei in der unteren Stellung die vertikale Position der Abstreifkante (44) der vertikalen Position der Austragkante (36t , 362, 363, 364, 365) entspricht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauffläche (100) eines Austragbunkers (98) eine Neigung entgegen der Drehrichtung (102) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragkanten der Austragbunker (98) derart angeordnet sind, daß sie die
Höhe der aufgetragenen Schicht durch Abstreifen festlegen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragkante (108) Zähne (140) aufweist, welche derart angeordnet sind, daß die Austragkante (108) durch Abstreifen in der Oberfläche der aufgetragenen Schicht (110) in Drehrichtung verlaufende Täler und Kuppen ausbildet.
19. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragbunker (98) jeweils eine Vorratskammer (116) und eine Austragkammer (118) aufweisen, wobei zwischen Vorratskammer und Austragkammer eine sekundäre Auslaßöffnung (122) angeordnet ist, die Vorratskammer (118) eine zur sekundären Auslaßöffnung (122) geneigte sekundäre Auslauffläche aufweist und die Austragkammer eine zur Auslaßöffnung (106) des Austragbunkers geneigte primäre Auslauffläche aufweist welche die Austragkante (108) ausbildet.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre und sekundäre Auslauffläche eine Neigung von 40° bis 80° aufweisen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundären Auslaßöffnung (122) ein Regelorgan (124) zur Regelung des Materialdurchsatzes in die Austragkammer (118) zugeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratskammer (116) einen zur sekundären Auslaßöffnung erweiterten Querschnitt aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, gekennzeichnet durch eine Fluidisierungsvorrichtung (130) welche in die sekundäre Auslauffläche des Austragbunkers (98) integriert ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fluidisierungsvorrichtung (130) welche in die Auslauffläche (100) des Austragbunker integriert ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßöffnung des Austragbunkers ein
Regelorgan zur Regelung des Materialdurchsatzes zugeordnet ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Distanz zwischen Austragkanten und Drehherdoberfläche einstellbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austragbunker eine Rüttelvorrichtung aufweist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüttelvorrichtung der Auslauffläche zugeordnet ist.
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