WO1999063122A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von agglomeraten - Google Patents

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WO1999063122A1
WO1999063122A1 PCT/AT1999/000092 AT9900092W WO9963122A1 WO 1999063122 A1 WO1999063122 A1 WO 1999063122A1 AT 9900092 W AT9900092 W AT 9900092W WO 9963122 A1 WO9963122 A1 WO 9963122A1
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gas
zone
reactor
agglomerates
gas mixture
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WO1999063122A8 (de
Inventor
Oskar Pammer
Hans Stiasny
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/214—Sintering; Agglomerating in shaft furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2413—Binding; Briquetting ; Granulating enduration of pellets

Definitions

  • the invention relates to a process for the thermal treatment of agglomerates, in particular for the hard firing of iron oxide-containing pellets, in several successive treatment zones in a reactor, in particular a shaft furnace, the agglomerates being continuously fed to a feed zone and forming a bed in the reactor, in a downstream of the feed zone Drying and heating zone are dried and heated, burned in a firing zone following the heating zone, cooled in a cooling zone following the firing zone and discharged from the reactor in a discharge zone following the cooling zone.
  • the hard burning of ore pellets on pellet burning machines usually takes place on traveling grates with gas hoods.
  • the pellet burners have, as seen in the direction of the traveling grate, different treatment zones, namely drying zone, burning zone and cooling zone. These zones can be subdivided, for example into different drying zones, heating zone, burning and afterburning zone and different cooling zones.
  • the required process heat is mostly introduced into the process predominantly or exclusively by hot gases. These hot gases are generated in combustion chambers by burning liquid, gaseous or dusty solid fuels and then passed into the gas hoods. Since the combustion exhaust gases are sometimes very hot, various gas recirculation systems are used to utilize the heat.
  • the belt rotary kiln or ridge kiln process three units are required for the individual phases of the heat treatment: belt dryer and preheater, rotary kiln and pellet cooler.
  • This method has the advantage that the individual phases of the heat treatment can be controlled well.
  • the three plants required for this represent a high investment and operating expense.
  • Another disadvantage is an increased material abrasion of the ore pellets in the rotary kiln.
  • Another possibility for hard-burning ore pellets is pellet-burning shaft kilns. In this process, hot combustion gases are blown into the shaft or the bed in the upper part of the shaft, whereby the pellets are burnt hard.
  • the burned pellets are cooled by blowing cooling air over the discharge area of the shaft furnace, which rises in the shaft through the pellet bed and thereby absorbs the heat of the burned pellets. Together with the hot combustion gases, the air heated in this way helps to burn the pellets and to dry the pellets.
  • the pellet bed applied to the grate is heated until the pellets lying in the lowest area of the bed are also completely burned.
  • the shaft furnace does not have this disadvantage, but it is hardly possible in the shaft furnace process, even with small shaft diameters, to achieve uniform heating of the pellets by the combustion gases blown in from the side. This means that the capacity of pellet stoves is very limited.
  • Today's largest shaft furnaces have an annual production of around 500,000 1. A plant for 2.5 million t pellets / year would therefore require five shaft furnaces, but only one traveling grate plant.
  • pellet stoves are only suitable for burning pellets containing predominantly magnetitic ores, since the oxidation of magnetite to hematite is exothermic and therefore makes a significant energy contribution to the burning process.
  • the high heat input required for burning pellets containing haematite ores cannot be supplied evenly distributed over the shaft cross-section. However, this is a prerequisite for the production of pellets of uniformly high quality.
  • DE PS 27 00 485 discloses a process for burning iron ore pellets, in which the green pellets are dried and preheated in a belt furnace and then burned in a shaft furnace and finally cooled.
  • the gases used to cool the burned pellets go through the process steps of burning, preheating and drying in countercurrent to the pellets. In addition, part of the gases used to dry the green pellets are used to cool the burned pellets.
  • the method proposed in DE PS 27 00 485 does not change the problem of the low capacity of a pellet furnace.
  • the further disclosed furnace system accordingly provides a belt furnace and six shaft furnaces. This process should therefore be viewed negatively from the point of view of investment costs.
  • Another problem is that the preheated or prebaked pellets have to be removed from the belt furnace and then transferred to the shaft furnace (s).
  • shaft furnace s
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for the thermal treatment of agglomerates, in particular for the hard burning of iron oxide-containing pellets, which avoids the disadvantages known from the prior art.
  • the method according to the invention is intended to enable the operation of pellet stoves with a capacity which is substantially higher than that of known methods or stoves.
  • the method according to the invention should furthermore be characterized by high energy utilization and should therefore be particularly cost-saving.
  • the method according to the invention is also said to be suitable for firing pellets which contain high proportions of haematitic ores.
  • a combustible gas mixture is introduced into the reactor in a gas supply zone, which is directly upstream of the discharge zone in the direction of movement of the agglomerates, which flows through it in countercurrent to the agglomerates, at the transition from the cooling zone to the combustion zone ignited, and is withdrawn from the reactor as waste gas in a discharge zone immediately upstream of the feed zone in the gas flow direction.
  • the shaft diameter is no longer a limiting factor for its capacity
  • pellet burning shaft kilns with a larger diameter and correspondingly increased plant productivity can be operated
  • such a shaft furnace is no longer limited to burning green pellets containing predominantly magnetitic ores.
  • pellets can also be burned in a shaft furnace which contain predominantly haematite ores without the quality of the burned pellets fluctuating or uneven.
  • the green pellets can also contain additives customary for pellet burning, such as binders, solid carbon, etc.
  • the combustible gas mixture heats up as it rises through the shaft furnace and cools the pellets that have already burned and sink in countercurrent.
  • the combustible gas mixture igniting at the transition from the cooling zone to the combustion zone burns in the combustion zone within a range defined by several parameters.
  • the spatial extent of this area, as well as the temperatures prevailing in the firing zone, are selected via the composition and speed of the combustible gas mixture such that they are sufficient for the hard firing of pellets which also or predominantly contain haematitic ores.
  • a combustible gas mixture and an incombustible gas mixture are alternately introduced into the shaft furnace in the gas supply zone.
  • the supply of the combustible gas mixture is switched off and an incombustible gas mixture is blown into the bed.
  • the incombustible gas mixture which also rises in the bed, now cools down the already burned pellets.
  • the bed in the firing zone in which combustion or pellet firing temperatures previously existed, is below the ignition temperature of the combustible Cooled gas mixture and a large part of the thermal energy contained in the pellet bed of the combustion zone is transferred to the pellets above and thereby heated to or above the ignition temperature of the combustible gas mixture.
  • This hardening of the pellets by alternately burning the combustible gas mixture in the combustion zone and transferring heat to the pellets which have not yet been fired, takes place without interruption and thus enables continuous production.
  • This embodiment of the method according to the invention is characterized by a particularly low energy consumption and thus a low environmental impact, since the energy introduced is optimally used by the recurring change between the combustion and heat transfer processes. Since the required burning time can be set well, the burned pellets are of a consistently high quality.
  • the gas supply in the gas supply zone and the withdrawal of gases in the withdrawal zone are distributed uniformly over the cross section of the shaft furnace.
  • the effect according to the invention of the energy input which is uniform over the cross section of the shaft furnace is further increased by the fact that combustible gas mixture or incombustible gas mixture is supplied uniformly over the cross section of the shaft furnace.
  • the uniform removal of gases in the extraction zone, based on the cross section of the shaft furnace, likewise brings about an effect which enhances this effect according to the invention.
  • the combustible gas components can be the combustible gas mixture methane (CH4, lower proportions of higher hydrocarbons) and / or carbon monoxide (CO) and / or hydrogen (H 2 ), optionally also proportions of higher hydrocarbons than methane, for example, ethane, propane, ethylene or acetylene.
  • CH4 combustible gas mixture methane
  • CO carbon monoxide
  • H 2 hydrogen
  • the method according to the invention is not limited to the use of the flammable gases mentioned above, but any flammable substances which are in a gaseous state under the process conditions can be used.
  • the proportion of the combustible gas components in the combustible gas mixture is in any case dimensioned such that the temperatures required for the hard burning of pellets are achieved during its combustion.
  • gas from various sources can be used. Particular mention should be made of: natural gas (mainly CH »), blast furnace gas (approx. 28-33% CO, 6-12% CO 2 , 2-4% H 2 , rest N 2 ), coke oven gas (approx. 61% H 2 , 26% CH4, 5% CO, 2% CO 2 , 2% N 2 , 3% higher hydrocarbons), generator gas (approx.
  • Such a partially reacted reducing gas obtained, for example, according to the COREX process has the following composition: approx. 45% CO, 32% CO 2 , 16% H 2 , 2% CH4, 3% N 2 .
  • the combustible gas mixture contains an oxygen-containing gas, for example air or technical oxygen, as is obtained from an air separation plant, or a mixture of air and oxygen.
  • an oxygen-containing gas for example air or technical oxygen, as is obtained from an air separation plant, or a mixture of air and oxygen.
  • the ratio of combustible gas to oxygen-containing gas of the combustible gas mixture can be regulated in order to be able to control both the focal front width and thus the spatial extent of the bed of the bed thermally treated by the burning gas mixture and the combustion temperature.
  • This ratio is preferably controlled as a function of the temperature profile prevailing along the height of the shaft furnace, in particular the temperature in the firing zone, and / or the spatial extent of the firing zone.
  • the speed at which both the combustible gas mixture and the incombustible gas mixture flow through the bed of the agglomerates is advantageously designed to be controllable.
  • the speed of the combustible gas mixture is preferably the same as or greater than / than its flame speed. This can prevent the flame front from striking back into the already fired layer. Otherwise the already fired layer would be heated again by the gas mixture burning in it and the energy utilization of the process would decrease.
  • Flame speed is understood to mean the speed of propagation of the flame front of a burning gas mixture at a given pressure, temperature and composition.
  • the regulation of the gas velocity of the incombustible gas mixture is intended to ensure that the heat energy from the fired layer is transferred as optimally as possible to the overlying layer of unfired pellets during a heat transfer process.
  • the regulation of the respective gas velocity preferably takes place in turn depending on the temperature profile prevailing along the height of the shaft furnace, in particular the temperature in the firing zone, and / or the spatial extent of the firing zone.
  • the operation of the process is therefore controlled by several parameters: the type and composition of the combustible gas, the ratio of gas to oxygen-containing gas in the combustible gas mixture, the speed at which the combustible gas mixture or incombustible gas mixture flows through the bed, which Duration of time with which the combustible gas mixture or incombustible gas mixture flows through the bed, and the composition of the agglomerates.
  • the temperatures necessary for the later ignition of the combustible gas mixture must first be created in the combustion zone.
  • the combustible gas mixture is ignited in an ignition zone upstream of the extraction zone in the gas flow direction.
  • the combustible gas mixture is introduced into the shaft furnace in the gas supply zone as in a later combustion process, ignited by external energy supply, and is withdrawn as exhaust gas from the shaft furnace in the extraction zone. Igniting the combustible gas mixture is only necessary when the process is started up.
  • the ignition zone is arranged between the extraction zone and the later combustion zone.
  • the combustible gas mixture flows through the bed of agglomerates at a speed which is less than the flame speed of the combustible gas mixture.
  • the flame front of the burning gas mixture can migrate downward, drying and heating the unburned agglomerates.
  • the gas velocity is increased to such an extent that the flame front no longer travels further down, but remains stationary.
  • the shaft furnace is filled approximately to below the firing zone with already fired agglomerates, the temperature of which is in any case below the ignition temperature of the combustible gas mixture. Then the combustion zone of the shaft furnace is filled with a layer of burned agglomerates, the temperature of which is above the ignition temperature of the combustible gas mixture, and then the shaft furnace is filled with agglomerates up to the level of the feed zone.
  • the temperature of the agglomerates fed into the combustion zone is dimensioned such that when the combustible gas mixture is subsequently supplied, they are at least still at the ignition temperature or are even hotter, so that the combustible gas mixture in turn ignites itself.
  • the temperatures required in the firing zone are created in that lances through which hot combustion exhaust gases are fed open into the bed in the firing zone. These lances can be led from the side through the reactor jacket or from above into the combustion zone and are removed after the agglomerates in the combustion zone have been heated above the ignition temperature of the combustible gas mixture. Then the supply of the combustible gas mixture is started.
  • the person skilled in the art also has other options for starting up the method according to the invention.
  • Examples include the following: laying heating wires through the firing zone, which are then electrically heated so that a flammable gas mixture is ignited, or, as a further option, to fill the shaft furnace up to and including the firing zone with agglomerates and hot combustion gases from the top, i.e. outside the firing zone, down through the bed until the firing zone has the required ignition temperature.
  • the method according to the invention is characterized by a particularly extensive utilization of the waste heat and the exhaust gases that arise.
  • the incombustible gas mixture which is passed through the bed in a transfer phase, is formed by at least partially recirculated exhaust gas which was withdrawn from the shaft furnace in the extraction zone, or air or mixtures of exhaust gas and air.
  • the at least partial recirculation of the exhaust gas from a further combustion process is particularly advantageous here.
  • This can be, for example, the exhaust gas from a further pellet furnace, which may be operated using the method according to the invention, but flue gas from any source can also be used.
  • exhaust gas is to be understood as meaning both the incombustible gas mixture drawn off in the extraction zone and the combustion products of a combustible gas mixture.
  • a sealing gas preferably air
  • this air can be used for further cooling of the burned agglomerates, on the other hand, it also seals the shaft furnace downwards against the escape of other gases.
  • Another object of the invention is a plant for performing the method according to the invention.
  • Such a plant contains at least one reactor, preferably at least one shaft furnace.
  • the reactor has an upper feed zone, in which agglomerates by means a charging device. Furthermore, the reactor has a lower discharge zone from which treated agglomerates are discharged by means of a discharge device.
  • a draw-off zone arranged below the feed zone contains a means for withdrawing exhaust gas from the reactor, a gas feed zone arranged between the feed zone and the discharge zone contains a means for feeding gases.
  • Such a system is characterized in that gases with the means for supplying gases can be supplied essentially uniformly distributed over the cross section of the reactor and exhaust gas with the means for extracting gases can be withdrawn distributed substantially uniformly over the cross section of the reactor.
  • the means for uniformly withdrawing and / or the means for uniformly supplying gases are each formed by at least one, preferably at least two, bar-shaped internals which penetrate the discharge or gas supply zone, preferably horizontally.
  • the bar-shaped internals each penetrate the inside of the reactor from one inner wall of the reactor to the opposite one and are either anchored to the respective inner wall of the reactor or penetrate the outside of the reactor shell.
  • bed-free channels are formed immediately below the beam-shaped internals. Gas can distribute itself evenly within the channels and flow through the gaps between the internals into the fill and upwards.
  • the vertical cross section which is normal to the longitudinal axis of each of the internals, is selected in such a way that its width at its widest point is at least five times, preferably at least that Is ten times the average agglomerate diameter.
  • a width of 15 to 25 times the average agglomerate diameter is particularly preferred.
  • the internals are spaced from each other at least three times, preferably at least five times the maximum grain size of the lumpy good.
  • one of the internals advantageously has a substantially rectangular or square or triangular or trapezoidal shape or a shape rounded at the top, with a shape rounded at the top and a triangular or trapezoidal cross section, the narrow side or Corner points upward, is particularly preferred.
  • the means for uniformly withdrawing and / or the means for uniformly supplying gases are each designed as a gas distribution tray, which is formed in each case by a perforated plate which extends over the reactor cross section.
  • Such a gas distribution tray is again either anchored to the inside walls of the reactor or penetrates the outside of the reactor jacket.
  • the particular advantage of such a gas distribution tray is that not only do individual isolated channels form directly underneath, but a network of channels crossing one another, which results in a particularly uniform gas distribution over the reactor cross section. Due to the recesses in the gas distribution floor, the bed sinks down and gas rises inside the bed. In the case of a gas distribution tray arranged in the draw-off zone, a negative pressure applied to the bulk-free channels results in a uniform withdrawal of gas from the reactor, which is distributed over the entire reactor cross section.
  • the width of the webs between two adjacent recesses in a gas distribution base is at least five times, preferably at least ten times the average agglomerate diameter, a width of 15 to 25 times the average agglomerate diameter being particularly preferred.
  • two adjacent webs of a gas distribution base are spaced apart from one another at least three times, preferably at least five times the maximum grain size of the lumpy material. It is furthermore advantageous if the recesses of a gas distribution floor are arranged in rows which are uniformly spaced apart from one another, the recesses within a row being at a substantially constant distance, the row spacing and the spacing of the recesses within a row being able to be of different sizes.
  • the shape of the recesses in the gas distribution base is preferably square or rectangular. Different shapes, such as round or hexagonal, are also suitable.
  • a movement device for moving the agglomerates and breaking open scaffolds is arranged above the means for supplying gases.
  • Such a movement device is formed by at least one, preferably at least two, cluster breakers, one cluster breaker each being designed as a drivable roller with breaker teeth distributed over its circumference.
  • one or more ignition devices for example gas burners
  • gas burners can be arranged in the jacket of the reactor below the means for withdrawing gases.
  • a plurality of gas burners are preferably arranged uniformly distributed over the circumference of the reactor, so that the combustible gas mixture can be ignited as uniformly as possible when the system is started up.
  • a series of gas supply lines opens into the reactor immediately below the means for uniformly supplying gases, so that gas conveyed through the gas supply lines is blown directly into the unloaded channels.
  • the pressure with which gas is blown into the channels and the negative pressure with which it is drawn off from the reactor in the discharge zone ensures that the gas rises in the bed.
  • a main gas supply line which contains a gas mixing device, for example a static mixer, and subsequently branches to the gas supply lines.
  • the gas discharge lines subsequently merge to form a main gas discharge line which is connected to the main gas supply line, so that, for example during a heat transfer process, exhaust gas can be circulated through the reactor.
  • the main gas exhaust line advantageously has a gas cleaning device, for example a cyclone or a filter, in order to remove dust drawn off from the exhaust gas together with the exhaust gas.
  • lines for the supply of oxygen-containing gas and for the supply of combustible gas open into the main gas supply line.
  • control devices for example adjustable flaps
  • gas delivery devices for example fans
  • a sealing gas preferably air
  • a sealing gas line opens into the reactor below the gas supply zone.
  • the location of the sealing gas supply is chosen so that a sufficient distance from the gas supply zone is ensured, so that the sealing gas preferably flows downwards.
  • a lock can be provided in the discharge zone of the shaft furnace, through which the shaft furnace is also sealed against the escape of gases and, on the other hand, the discharge of burned agglomerates is controlled.
  • a particularly advantageous embodiment of the plant according to the invention is that it contains two reactors according to the invention.
  • the main gas discharge line of the first reactor communicates with the main gas supply line of the second reactor and the main gas discharge line of the second reactor communicates with the main gas supply line of the first reactor.
  • the exhaust gas drawn off from it becomes incombustible to the other reactor, in which a heat transfer process is currently taking place Gas mixture supplied. Since the combustion phase and the heat transfer process do not necessarily have to take the same length of time, the supply of incombustible gas mixture can be switched to air at any time, or the supply of exhaust gas can be switched off and the supply of oxygen-containing gas and combustible gas can be resumed.
  • Agglomerates in particular green pellets containing iron oxide, are fed into a reactor 1, or in its feed zone 2, by means of a charging device 3.
  • the charging device 3 is designed, for example, as a conventional conveyor belt that can be moved over the entire width of the reactor 1, so that the agglomerates can be charged evenly over the entire reactor cross section.
  • the bed of agglomerates travels down the reactor 1 and is discharged as fired pellets from a discharge zone 4 by means of a discharge device 5 from the reactor 1, the discharge zone 4 of the reactor 1 being designed - for example having sufficiently steep reactor side walls - that a core flow the agglomerate fill is prevented.
  • Core flow is understood to mean a U-shaped velocity profile of the agglomerate flow velocity over a reactor cross section. When core flow occurs, the bed located in or near the center of the reactor sinks faster than bed areas near the reactor jacket.
  • the discharge device 5 can be designed, for example, as a vibrating table or as a conveyor belt.
  • a combustible gas mixture is introduced into the reactor and distributed in the bed by a means 7 for the uniform supply of gas.
  • the combustible gas mixture rises in the bed, cools the burned pellets sinking downwards in a cooling zone 8 and heats up until it ignites in a combustion zone 9.
  • the combustion gases rise through a heating zone 10, in which green pellets are heated and dried.
  • both the means for supplying 7 and the means for extracting 12 gases are designed as bar-shaped internals which pass horizontally through the interior of the reactor.
  • a bulk-free channel 13a, 13b forms under each of these internals. Gas is blown into these channels 13a, 13b 13a or withdrawn from them 13b.
  • the number of gas supply lines 14, or the number of gas discharge lines 15, which open directly into such a channel 13a, 13b, corresponds to the number of internals, so it is, for example, the same size or twice as large, if at the same time from opposite sides of the reactor 1, gas 13a is blown into a channel 13a, 13b, or 13b is withdrawn therefrom.
  • FIG. 1 only one of the gas supply lines 14 or gas discharge lines 15 is shown as opening into the reactor 1 due to the selected view.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a means 12 for withdrawing gas in a plan view.
  • a gas distribution tray 16 designed as a perforated plate extends over the entire cross section of the reactor 1.
  • the bed sinks downward through the recesses 17 in the gas distribution tray 16, a grid of channels crossing one another forming below the gas distribution tray 16.
  • gas can be withdrawn from one, several or all sides of the reactor 1 via gas discharge lines 15.
  • the gas extraction lines 15 subsequently combine to form a main gas extraction line 18.
  • a ring line can also be routed around the reactor 1, into which the gas extraction lines 15 open and from which the main gas extraction line 18 leads away.
  • a gas cleaning device 27, for example a cyclone, is arranged in the main gas exhaust line 18 for dedusting the exhaust gases that have been drawn off.
  • the shape of the recesses 17 of the gas distribution base 16 is not limited to the square design shown in FIG. 2.
  • the recesses can also have, for example, depending on the geometry of the reactor cross section, rectangular, but also round, hexagonal or the like.
  • Each embodiment variant of the gas distribution floor 16 shown in FIG. 2 is equally suitable as a means 12 for withdrawing gas and as a means 7 for supplying gas, in the latter case, gas feed lines 14 branch off from a main gas feed line 19 and open below the gas feed means 7 into the bulk-free channels.
  • Oxygen-containing gas and combustible gas are mixed in a gas mixing device 22, which is designed, for example, as a static mixer.
  • the main gas exhaust line 18 is connected to the main gas supply line 19 via a line 23.
  • cluster crushers 24 are arranged, which are each formed in a known manner by a drivable roller with breaker teeth arranged over the circumference of the roller.
  • the cluster breakers are driven outside the reactor 1 by means of motors (not shown) and loosen the bed of the pellets already fired there in this area, or serve to break up caking between the pellets.
  • a sealing gas line 25 opens into the reactor.
  • each reactor 1 shows a plant according to the invention with two reactors 1.
  • the description of each reactor 1 corresponds in each case to that of reactor 1 from FIG. 1.
  • the main gas exhaust line 18 of each reactor 1 is connected to the main gas supply line 19 of the other reactor 1 in each case via a line 26.
  • exhaust gas which is drawn off from one reactor 1 during a combustion phase can be fed to the other reactor 1 during a heat transfer process.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3, but also includes all means known to the person skilled in the art which can be used to implement the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Agglomeraten, in mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungszonen in einem Reaktor, wobei die Agglomerate kontinuierlich einer Aufgabezone aufgegeben werden, in einer der Aufgabezone nachfolgenden Trocknungs- und Aufheizzone getrocknet und aufgeheizt werden, in einer der Aufheizzone nachfolgenden Brennzone gebrannt werden, in einer der Brennzone nachfolgenden Abkühlzone abgekühlt werden und in einer der Abkühlzone nachfolgenden Austragszone aus dem Reaktor ausgetragen werden, wobei in einer Gaszuführungszone, welche der Austragszone in der Bewegungsrichtung der Agglomerate unmittelbar vorgeordnet ist, ein brennbares Gasgemisch in den Reaktor eingebracht wird, welches sich in einer Brennzone entzündet, und als Abgas aus dem Reaktor abgezogen wird. Gegenstand der Erfindung is auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Agglomerate in hoher Qualität auf besonders energiesparende Weise gebrannt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Agglomeraten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Agglomeraten, insbesondere zum Hartbrennen von eisenoxidhältigen Pellets, in mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungszonen in einem Reaktor, insbesondere einem Schachtofen, wobei die Agglomerate kontinuierlich einer Aufgabezone aufgegeben werden und im Reaktor eine Schüttung bilden, in einer der Aufgabezone nachfolgenden Trocknungs- und Aufheizzone getrocknet und aufgeheizt werden, in einer der Aufheizzone nachfolgenden Brennzone gebrannt werden, in einer der Brennzone nachfolgenden Abkühlzone abgekühlt werden und in einer der Abkuhlzone nachfolgenden Austragszone aus dem Reaktor ausgetragen werden.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Verfahren zur thermischen Behandlung von Agglomeraten bekannt, welche insbesondere Pelletbrennmaschinen und Pelletbrennschachtöfen betreffen, also beim Hartbrennen von Erzpellets zur Anwendung gelangen.
Das Hartbrennen von Erzpellets auf Pelletbrennmaschinen erfolgt meist auf Wanderrosten mit Gashauben. Die Pelletbrennmaschinen haben, in Laufrichtung des Wanderrostes gesehen, verschiedene Behandlungszonen, nämlich Trockenzone, Brennzone und Kühlzone. Diese Zonen können unterteilt sein, beispielsweise in verschiedene Trockenzonen, Aufheizzone, Brenn- und Nachbrennzone sowie verschiedene Kühlzonen. Die erforderliche Prozeßwärme wird zumeist überwiegend oder ausschließlich durch heiße Gase in den Prozeß eingebracht. Diese heißen Gase werden in Brennkammern durch Verbrennung von flüssigen, gasförmigen oder staubförmigen festen Brennstoffen erzeugt und anschließend in die Gashauben geleitet. Da die Verbrennungsabgase zum Teil sehr heiß sind, werden zur Wärmeausnutzung verschiedene Gasrückführungssysteme angewendet.
Bei einem zweiten Verfahren zum Hartbrennen von Erzpellets, dem Band-Drehrohrofen- oder Grate-Kiln- Verfahren, sind für die einzelnen Phasen der Wärmebehandlung drei Aggregate erforderlich: Bandtrockner und -Vorwärmer, Drehrohrofen und Pelletkühler. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, daß die einzelnen Phasen der Wärmebehandlung gut kontrolliert werden können. Jedoch stellen die dafür erforderlichen drei Anlagen einen hohen Investitions- und Betriebsaufwand dar. Nachteilig ist weiters ein erhöhter Materialabrieb der Erzpellets im Drehrohrofen. Eine weitere Möglichkeit zum Hartbrennen von Erzpellets stellen Pelletbrennschachtöfen dar. Bei diesen Verfahren werden heiße Verbrennungsgase im oberen Teil des Schachtes in den Schacht bzw. in die Schüttung eingeblasen, wodurch die Pellets hartgebrannt werden. Die gebrannten Pellets werden gekühlt, indem über dem Austragsbereich des Schachtofens Kühlluft eingeblasen wird, die im Schacht durch die Pelletschüttung aufsteigt und dabei die Wärme der gebrannten Pellets aufnimmt. Zusammen mit den heißen Verbrennungsgasen trägt die so erhitzte Luft zum Brennen der Pellets und zum Trocknen der Pellets bei.
Bei Pelletbrennmaschinen erfolgt das Erhitzen der auf den Rost aufgebrachten Pelletschüttung solange, bis auch die im untersten Bereich der Schüttung liegenden Pellets fertig gebrannt sind.
Dies hat den Nachteil, daß die in oberen Bereichen der Schüttung liegenden Pellets, obwohl sie schon fertig gebrannt sind, nur deswegen immer noch aufgeheizt werden, weil die in unteren Bereichen der Schüttung liegenden Pellets noch nicht, bzw. noch nicht lange genug auf Brenntemperatur gebracht wurden. Dieser Umstand führt zwangsläufig zu einem höheren Energieverbrauch und zu einer Limitierung der Anlagenproduktivität, aber auch, abhängig vom jeweiligen Bereich der Schüttung, zu unterschiedlichen Qualitäten der Pellets.
Der Schachtofen weist diesen Nachteil nicht auf, jedoch ist es beim Schachtofenprozeß selbst bei geringen Schachtdurchmessern kaum möglich, eine gleichmäßige Erhitzung der Pellets durch die seitlich eingeblasenen Verbrennungsgase zu erzielen. Dadurch ist die Kapazität von Pelletbrennschachtöfen sehr begrenzt. Die heute größten Schachtöfen haben eine Jahreserzeugung von etwa 500 000 1. Eine Anlage für 2,5 Mill. t Pellets/Jahr würde demnach fünf Schachtöfen erfordern, hingegen nur eine Wanderrostanlage.
Die Kapazität herkömmlicher Pelletbrennschachtöfen ist wegen des Problems des ungleichmäßig über den Querschnitt erfolgenden Energieeintrags kaum mehr weiter steigerbar. Aus dem gleichen Grund eignen sich Pelletbrennschachtöfen nur zum Brennen von überwiegend magnetitische Erze enthaltenden Pellets, da die Oxidation von Magnetit zu Hämatit exotherm verläuft und daher einen wesentlichen Energiebeitrag zum Brennprozeß leistet. Die für das Brennen von hämatitische Erze enthaltenden Pellets erforderliche hohe Wärmezufuhr kann nicht gleichmäßig über den Schachtquerschnitt verteilt zugeführt werden. Dies ist aber Voraussetzung für die Erzeugung von Pellets gleichmäßig hoher Qualität. In der DE PS 27 00 485 wird ein Verfahren zum Brennen von Eisenerzpellets offenbart, bei dem die Grünpellets in einem Bandofen getrocknet und vorgewärmt und anschließend in einem Schachtofen gebrannt und schließlich gekühlt werden. Zur Verringerung des Energiebedarfs des Prozesses durchlaufen die zum Kühlen der gebrannten Pellets verwendeten Gase im Gegenstrom zu den Pellets die Prozeßschritte Brennen, Vorwärmen und Trocknen. Außerdem wird ein Teil der zum Trocknen der grünen Pellets verwendeten Gase zum Kühlen der gebrannten Pellets verwendet.
Das in der DE PS 27 00 485 vorgeschlagene Verfahren ändert nichts an dem Problem der geringen Kapazität eines Pelletbrennschachtofens. Die weiters geoffenbarte Ofenanlage sieht demgemäß einen Bandofen, sowie sechs Schachtöfen vor. Dieses Verfahren ist daher vom Gesichtspunkt der Investitionskosten her negativ zu beurteilen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die vorgewärmten bzw. vorgebrannten Pellets aus dem Bandofen ausgetragen und dann in den bzw. die Schachtöfen überführt werden müssen. Dabei tritt erfahrungsgemäß ein erhöhter Pelletabrieb auf, der ebenfalls unerwünscht ist.
Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es demnach, ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Agglomeraten, insbesondere zum Hartbrennen von eisenoxidhältigen Pellets zu schaffen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.
Insbesondere soll das erfindungsgemäße Verfahren den Betrieb von Pelletbrennschachtöfen mit gegenüber bekannten Verfahren bzw. Öfen wesentlich erhöhter Kapazität ermöglichen. Das erfindungsgemäße Verfahren soll sich weiters durch eine hohe Energieausnutzung kennzeichnen und daher besonders kostensparend sein. Darüber hinaus soll sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zum Brennen von Pellets eignen, die hohe Anteile an hämatitischen Erzen enthalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer Gaszuführungszone, welche der Austragszone in der Bewegungsrichtung der Agglomerate unmittelbar vorgeordnet ist, ein brennbares Gasgemisch in den Reaktor eingebracht wird, welches diesen im Gegenstrom zu den Agglomeraten durchströmt, sich am Übergang von der Abkühlzone zur Brennzone entzündet, und als Abgas in einer der Aufgabezone in Gasströmrichtung unmittelbar vorgeordneten Abzugszone aus dem Reaktor abgezogen wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann erstmals das Problem der ungleichmäßigen Energiezufuhr bei Pelletbrennschachtöfen gelöst werden, da der Energieeintrag nicht von außen durch Zufuhr heißer Verbrennungsabgase erfolgt, sondern innerhalb der Schüttung durch die Verbrennung eines selbstentzündenden brennbaren Gasgemisches. Da infolgedessen der Schachtdurchmesser keinen limitierenden Faktor für dessen Kapazität mehr darstellt, können einerseits Pelletbrennschachtöfen mit größerem Durchmesser und entsprechend erhöhter Anlagenproduktivität betrieben werden, andererseits ist ein solcher Schachtofen nicht mehr auf das Brennen von überwiegend magnetitische Erze enthaltenden Grünpellets beschränkt. Erstmals können auch Pellets in einem Schachtofen gebrannt werden, die überwiegend hämatitische Erze enthalten, ohne daß die Güte der gebrannten Pellets schwankend oder ungleichmäßig ist.
Zusätzlich können die Grünpellets auch noch für das Pelletbrennen übliche Zusätze enthalten, wie beispielsweise Bindemittel, festen Kohlenstoff usw.
Das brennbare Gasgemisch erwärmt sich beim Aufsteigen durch den Schachtofen und kühlt dabei die im Gegenstrom nach unten sinkenden, bereits gebrannten Pellets. Das sich am Übergang von der Abkühl- zur Brennzone entzündende brennbare Gasgemisch verbrennt in der Brennzone innerhalb eines durch mehrere Parameter definierten Bereichs. Die räumliche Ausdehnung dieses Bereichs, sowie die in der Brennzone herrschenden Temperaturen werden über Zusammensetzung und Geschwindigkeit des brennbaren Gasgemisches so gewählt, daß sie für das Hartbrennen von Pellets, die auch oder überwiegend hämatitische Erze enthalten, ausreichend sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in der Gaszufuhrungszone abwechselnd ein brennbares Gasgemisch und ein unbrennbares Gasgemisch in den Schachtofen eingebracht.
Nachdem das brennbare Gasgemisch eine bestimmte, für das Brennen der Pellets erforderliche Zeit in der Brennzone verbrannt ist, wird die Zufuhr des brennbaren Gasgemisches abgestellt und ein unbrennbares Gasgemisch in die Schüttung eingeblasen. Das in der Schüttung ebenfalls nach oben steigende unbrennbare Gasgemisch kühlt nun die bereits gebrannten Pellets ab. Dabei wird die in der Brennzone befindliche Schüttung, in der zuvor noch Verbrennungs- bzw. Pelletbrenntemperaturen geherrscht haben, unter die Zündtemperatur des brennbaren Gasgemisches abgekühlt und ein Großteil der in der Pelletschüttung der Brennzone enthaltenen Wärmeenergie in die darüberliegenden Pellets transferiert und diese dadurch auf bzw. über die Zündtemperatur des brennbaren Gasgemisches erhitzt.
Wenn dieser Wärmetransfervorgang abgeschlossen ist, d.h. wenn die unmittelbar über den gebrannten Pellets liegende Schicht an nicht fertig gebrannten Pellets Zündtemperatur aufweist, wird wiederum das brennbare Gasgemisch in der Gaszuführungszone in den Schachtofen eingeblasen, welches sich wieder unmittelbar über den gebrannten Pellets selbst entzündet.
Es kann in jedem Fall leicht empirisch ermittelt werden, wie lange bzw. wieviel unbrennbares Gasgemisch durch die Schüttung zu leiten ist, um die oben beschriebene Temperaturverteilung zu erreichen.
Dieses Härten der Pellets, durch abwechselndes Verbrennen des brennbaren Gasgemisches in der Brennzone und der Wärmetransfer zu den noch nicht gebrannten Pellets, findet ohne Unterbrechung statt und ermöglicht somit eine kontinuierliche Produktion.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch einen besonders niedrigen Energieverbrauch und damit einer geringen Umweltbelastung aus, da durch den wiederkehrenden Wechsel zwischen Verbrennungs- und Wärmetransfervorgang die eingebrachte Energie optimal genützt wird. Da die erforderliche Brenndauer gut eingestellt werden kann, weisen die gebrannten Pellets eine gleichbleibend hohe Qualität auf.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Gaszufuhr in der Gaszuführungszone und der Abzug von Gasen in der Abzugszone gleichmäßig über den Querschnitt des Schachtofens verteilt. Die erfindungsgemäße Wirkung des über den Querschnitt des Schachtofens vergleichmäßigten Energieeintrags wird dadurch, daß brennbares Gasgemisch bzw. unbrennbares Gasgemisch gleichmäßig über den Querschnitt des Schachtofens zugeführt werden, noch weiter verstärkt. Der, bezogen auf den Querschnitt des Schachtofens, gleichmäßige Abzug von Gasen in der Abzugszone bewirkt ebenfalls einen diese erfindungsgemäße Wirkung verstärkenden Effekt.
Als brennbare Gaskomponenten kann das brennbare Gasgemisch Methan (CH4, geringere Anteile an höheren Kohlenwasserstoffen) und/oder Kohlenmonoxid (CO) und/oder Wasserstoff (H2), gegebenenfalls auch Anteile höherer Kohlenwasserstoffe als Methan, beispielsweise Ethan, Propan, Ethylen oder Acetylen, enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist allerdings nicht auf die Verwendung der oben angeführten brennbaren Gase beschränkt, sondern es können jegliche brennbaren Substanzen, die unter den Verfahrensbedingungen in gasförmigem Zustand vorliegen, verwendet werden.
Der Anteil der brennbaren Gaskomponenten am brennbaren Gasgemisch ist jedenfalls so bemessen, daß bei seiner Verbrennung die zum Hartbrennen von Pellets erforderlichen Temperaturen erzielt werden.
Bezüglich der Herkunft der brennbaren Gaskomponenten kann Gas verschiedenster Quellen verwendet werden. Insbesondere sind zu nennen: Erdgas (hauptsächlich CH»), Gichtgas (ca. 28-33 % CO, 6-12 % CO2, 2-4 % H2, Rest N2), Kokereigas (ca. 61 % H2, 26 % CH4, 5 % CO, 2 % CO2, 2 % N2, 3 % höhere Kohlenwasserstoffe), Generatorgas (ca. 29 % CO, 55 % N2, 11 % H2, 6 % CO2), Synthesegas (hauptsächlich CO und H2), sowie verschiedene andere Reduktionsgase, die beispielsweise in Gasreformern, oder in Einschmelzvergasern beim Erschmelzen von flüssigem Roheisen aus Eisenschwamm durch Vergasen von Kohle mit Sauerstoff gewonnen werden, oder als Konverterabgase oder nach der Direktreduktion von Metalloxiden als teilweise abreagiertes Reduktionsgas anfallen. Ein solches beispielsweise nach dem COREX-Prozeß anfallendes teilweise abreagiertes Reduktionsgas hat etwa folgende Zusammensetzung: ca. 45 % CO, 32 %CO2, 16 % H2, 2 % CH4, 3 % N2.
Als die Verbrennung fördernde Komponente enthält das brennbare Gasgemisch ein sauerstoffhältiges Gas, also beispielsweise Luft oder technischen Sauerstoff, wie er aus einer Luftzerlegungsanlage erhalten wird, oder ein Gemisch aus Luft und Sauerstoff.
Um sowohl die Brennfrontbreite und damit die räumliche Ausdehnung der vom verbrennenden Gasgemisch thermisch behandelten Schicht der Schüttung, als auch die Verbrennungstemperatur steuern zu können, ist das Verhältnis von brennbarem Gas zu sauerstof hältigem Gas des brennbaren Gasgemisches regelbar.
Vorzugsweise erfolgt die Regelung dieses Verhältnisses in Abhängigkeit des entlang der Höhe des Schachtofens herrschenden Temperaturprofils, insbesondere der Temperatur in der Brennzone, und/oder der räumlichen Ausdehnung der Brennzone. Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeit, mit der sowohl brennbares Gasgemisch als auch unbrennbares Gasgemisch die Schüttung der Agglomerate durchströmen, regelbar gestaltet.
Die Geschwindigkeit des brennbaren Gasgemisches ist dabei vorzugsweise gleich groß oder größer wie/als seine Flammengeschwindigkeit. Dadurch kann ein Zurückschlagen der Flammenfront in die bereits gebrannte Schicht verhindert werden. Ansonsten würde die bereits gebrannte Schicht durch darin verbrennendes Gasgemisch wieder erhitzt werden und die Energieausnutzung des Verfahrens absinken. Unter Flammengeschwindigkeit ist dabei die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammenfront eines brennenden Gasgemisches bei gegebenem Druck, gegebener Temperatur und gegebener Zusammensetzung zu verstehen.
Die Regelung der Gasgeschwindigkeit des unbrennbaren Gasgemisches soll sicherstellen, daß während eines Wärmetransfervorgangs die Wärmeenergie aus der gebrannten Schicht in möglichst optimaler Weise auf die darüber liegende Schicht an ungebrannten Pellets übertragen wird. Insbesondere soll sichergestellt sein, daß in dieser Schicht ungebrannter Pellets nach dem Wärmetransfervorgang über den gesamten Querschnitt des Schachtofens zumindest Zündtemperatur herrscht und die Temperatur nicht etwa darunter absinkt, damit sich das im darauffolgenden Prozeßschritt eingebrachte brennbare Gasgemisch wieder über den gesamten Querschnitt des Schachtofens verteilt entzündet und verbrennt.
Vorzugsweise erfolgt die Regelung der jeweiligen Gasgeschwindigkeit wiederum in Abhängigkeit des entlang der Höhe des Schachtofens herrschenden Temperaturprofils, insbesondere der Temperatur in der Brennzone, und/oder der räumlichen Ausdehnung der Brennzone.
Der Betrieb des Verfahrens wird also bei gegebener Schachtgeometrie von mehreren Parametern gesteuert: der Art und Zusammensetzung des brennbaren Gases, dem Verhältnis von Gas zu sauerstoffhältigem Gas des brennbaren Gasgemisches, der Geschwindigkeit, mit der brennbares Gasgemisch bzw. unbrennbares Gasgemisch durch die Schüttung strömt, der Zeitdauer, mit der brennbares Gasgemisch bzw. unbrennbares Gasgemisch durch die Schüttung strömt, sowie der Zusammensetzung der Agglomerate.
Um das Verfahren in Betrieb zu nehmen, müssen in der Brennzone die für die spätere Entzündung des brennbaren Gasgemisches nötigen Temperaturen erst geschaffen werden. Nach einer Ausführungsform wird dazu brennbares Gasgemisch in einer der Abzugszone in Gasströmrichtung vorgeordneten Zündzone entzündet. Das brennbare Gasgemisch wird dabei wie bei einem späteren Brennvorgang in der Gaszuführungszone in den Schachtofen eingebracht, durch externe Energiezufuhr entzündet, und als Abgas in der Abzugszone aus dem Schachtofen abgezogen. Das Entzünden des brennbaren Gasgemisches ist nur bei der Inbetriebnahme des Verfahrens nötig.
Gemäß einer zur obigen bevorzugten Ausführungsform ist die Zündzone zwischen der Abzugszone und der späteren Brennzone angeordnet. Das brennbare Gasgemisch durchströmt die Schüttung der Agglomerate bei der Inbetriebnahme des Verfahrens mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Flammengeschwindigkeit des brennbaren Gasgemisches. Dadurch kann die Flammenfront des verbrennenden Gasgemisches nach unten wandern und trocknet und erwärmt dabei die noch ungebrannten Agglomerate. Wenn die Flammenfront die Brennzone erreicht hat, wird die Gasgeschwindigkeit soweit erhöht, daß die Flammenfront nicht mehr weiter nach unten wandert, sondern stationär verbleibt.
Nach einer weiteren Ausführungsform zur Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schachtofen etwa bis unter die Brennzone mit bereits gebrannten Agglomeraten befüllt, deren Temperatur jedenfalls unter der Zündtemperatur des brennbaren Gasgemisches liegt. Danach wird die Brennzone des Schachtofens mit einer Schicht gebrannter Agglomerate befüllt, deren Temperatur über der Zündtemperatur des brennbaren Gasgemisches liegt, anschließend wird der Schachtofen mit Agglomeraten bis zur Höhe der Aufgabezone befüllt. Die Temperatur der in die Brennzone aufgegebenen Agglomerate ist so bemessen, daß diese bei der anschließenden Zufuhr des brennbaren Gasgemisches zumindest noch Zündtemperatur aufweisen, bzw. noch heißer sind, so daß sich das brennbare Gasgemisch wiederum selbst entzündet.
Nach einer weiteren Ausführungsform zur Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in der Brennzone erforderlichen Temperaturen dadurch geschaffen, daß Lanzen, durch welche heiße Verbrennungsabgase zugeführt werden, in der Brennzone in die dort befindliche Schüttung münden. Diese Lanzen können von der Seite durch den Reaktormantel oder von oben in die Brennzone geführt sein, und werden, nachdem die Agglomerate in der B ennzone .über die Zöndtemperatur des brennbaren Gasgemisches erhitzt sind, entfernt. Anschließend wird die Zufuhr des brennbaren Gasgemisches aufgenommen. Dem Fachmann bieten sich selbstverständlich noch weitere Möglichkeiten zur Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens an. Beispielhaft seien hier nur folgende erwähnt: Das Verlegen von Heizdrähten durch die Brennzone, welche dann auf elektrischem Wege soweit erhitzt werden, daß durchströmendes brennbares Gasgemisch entzündet wird, oder, als weitere Möglichkeit, den Schachtofen bis inklusive der Brennzone mit Agglomeraten zu befüllen und heiße Verbennungsabgase von oben, also außerhalb der Brennzone, nach unten durch die Schüttung zu leiten, bis die Brennzone die erforderliche Zündtemperatur aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine besonders weitreichende Ausnutzung der dabei entstehenden Abwärme und der Abgase aus.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird dazu das unbrennbare Gasgemisch, das in einer Transferphase durch die Schüttung geleitet wird, von zumindest teilweise rückgeführtem Abgas, welches in der Abzugszone aus dem Schachtofen abgezogen wurde, oder Luft oder Gemischen aus Abgas und Luft gebildet.
Besonders vorteilhaft ist hier die zumindest teilweise Rückführung des Abgases eines weiteren Verbrennungsprozesses. Dies kann beispielsweise das Abgas eines weiteren Pelletbrennschachtofens sein, der gegebenenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, es kann aber auch Rauchgas aus jeder beliebigen Quelle verwendet werden.
Unter Abgas sind in diesem Zusammenhang also sowohl das in der Abzugszone abgezogene unbrennbare Gasgemisch, als auch die Verbrennungsprodukte eines brennbaren Gasgemisches zu verstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, der Gaszuführungszone in Materialflußrichtung nachgeordnet, ein Sperrgas, vorzugsweise Luft, in den Schachtofen eingebracht. Diese Luft kann einerseits zur weiteren Abkühlung der gebrannten Agglomerate dienen, andererseits wird dadurch auch der Schachtofen nach unten gegen den Austritt anderer Gase abgedichtet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine solche Anlage enthält zumindest einen Reaktor, vorzugsweise zumindest einen Schachtofen. Der Reaktor weist eine obere Aufgabezone auf, in welche Agglomerate mittels einer Chargiervorrichtung aufgegeben werden. Weiters weist der Reaktor eine untere Austragszone auf, aus welcher behandelte Agglomerate mittels einer Austragsvorrichtung ausgetragen werden. Eine unter der Aufgabezone angeordnete Abzugszone enthält ein Mittel zum Abziehen von Abgas aus dem Reaktor, eine zwischen der Aufgabezone und der Austragszone angeordnete Gaszuführungszone enthält ein Mittel zum Zufuhren von Gasen.
Eine solche Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß Gase mit dem Mittel zum Zuführen von Gasen im wesentlichen gleichmäßig über den Querschnitt des Reaktors verteilt zuführbar und Abgas mit dem Mittel zum Abziehen von Gasen im wesentlichen gleichmäßig über den Querschnitt des Reaktors verteilt abziehbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform werden das Mittel zum gleichmäßigen Abziehen und/oder das Mittel zum gleichmäßigen Zuführen von Gasen von jeweils zumindest einem, vorzugsweise von zumindest zwei, die Abzugs- bzw. Gaszuführungszone durchsetzenden, vorzugsweise horizontal durchsetzenden, balkenförmigen Einbauten gebildet.
Die balkenförmigen Einbauten durchsetzen das Reaktorinnere jeweils von einer Reaktorinnenwand zur gegenüberliegenden und sind entweder an der jeweiligen Reaktorinnenwand verankert oder durchstoßen den Reaktormantel nach außen.
Durch die Abwärtsbewegung der Schüttung innerhalb des Reaktors bilden sich unmittelbar unterhalb der balkenförmigen Einbauten schüttungsfreie Kanäle aus. Innerhalb der Kanäle kann sich Gas gleichmäßig verteilen und durch die Zwischenräume zwischen den Einbauten in die Schüttung und nach oben strömen.
Damit sich die schüttungsfreien Kanäle unterhalb der Einbauten bilden können, ist es zweckmäßig, wenn der vertikale, normal zur Längsachse jeweils einer der Einbauten stehende Querschnitt jeweils einer der Einbauten so gewählt ist, daß dessen Breite an seiner breitesten Stelle zumindest das Fünffache, vorzugsweise zumindest das Zehnfache des mittleren Agglomeratdurchmessers beträgt. Besonders bevorzugt ist dabei eine Breite vom 15- bis 25- fachen des mittleren Agglomeratdurchmessers.
Um eine ausreichende Durchlässigkeit der Gesamtheit der Einbauten jeweils eines Mittels zum Zuführen bzw. Abziehen, von Gasen zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn die Einbauten voneinander jeweils zumindest um das Dreifache, vorzugsweise zumindest das Fünffache der maximalen Korngröße des stückigen Gutes beabstandet sind.
Der vertikale, normal zur Längsachse jeweils einer der Einbauten stehende Querschnitt jeweils einer der Einbauten weist vorteilhafterweise eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische oder dreieckige oder trapezoide oder oben abgerundete Form auf, wobei eine oben abgerundete Form, sowie ein dreieckiger oder trapezoider Querschnitt, dessen Schmalseite bzw. Ecke nach oben weist, besonders bevorzugt ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind das Mittel zum gleichmäßigen Abziehen und/oder das Mittel zum gleichmäßigen Zuführen von Gasen jeweils als Gasverteilungsboden ausgeführt, welcher jeweils von einer sich über den Reaktorquerschnitt erstreckenden Lochplatte gebildet wird.
Ein solcher Gasverteilungsboden ist wieder entweder an den Reaktorinnenwänden verankert oder durchstößt den Reaktormantel nach außen.
Der besondere Vorteil eines solchen Gasverteilungsbodens besteht darin, daß sich unmittelbar darunter nicht nur einzelne isolierte Kanäle ausbilden, sondern ein Netz aus einander überkreuzenden Kanälen, woraus eine besonders gleichmäßige Gasverteilung über den Reaktorquerschnitt resultiert. Durch die Ausnehmungen des Gasverteilungsbodens sinkt die Schüttung nach unten und steigt Gas innerhalb der Schüttung nach oben. Bei einem in der Abzugszone angeordneten Gasverteilungsbodens bewirkt ein an die schüttungsfreien Kanäle angelegter Unterdruck einen gleichmäßigen, über den gesamten Reaktorquerschnitt verteilten Abzug von Gas aus dem Reaktor.
Es ist wiederum zweckmäßig, wenn die Breite der Stege zwischen jeweils zwei benachbarten Ausnehmungen eines Gasverteilungsbodens zumindest das Fünffache, vorzugsweise zumindest das Zehnfache des mittleren Agglomeratdurchmessers beträgt, wobei eine Breite vom 15- bis 25-fachen des mittleren Agglomeratdurchmessers besonders bevorzugt ist.
Weiters sind für eine ausreichende Durchlässigkeit des Gasverteilungsbodens für die Schüttung jeweils zwei benachbarte Stege eines Gasverteilungsbodens voneinander zumindest um das Dreifache, vorzugsweise zumindest um das Fünffache der maximalen Korngröße des stückigen Gutes beabstandet. Es ist weiters von Vorteil, wenn die Ausnehmungen eines Gasverteilungsbodens in gleichmäßig voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind, wobei die Ausnehmungen innerhalb einer Reihe einen im wesentlichen konstanten Abstand aufweisen, wobei der Reihenabstand und die Abstände der Ausnehmungen innerhalb einer Reihe verschieden groß sein können.
Die Form der Ausnehmungen des Gasverteilungsbodens ist vorzugsweise quadratisch oder rechteckig. Davon abweichende Formen, beispielsweise rund oder sechseckig, sind aber ebenfalls geeignet.
Gemäß eines vorteilhaften Merkmals der erfindungsgemäßen Anlage ist über dem Mittel zum Zufuhren von Gasen eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Agglomerate und Aufbrechen von Güstern angeordnet.
Eine solche Bewegungsvorrichtung wird von zumindest einem, vorzugsweise von zumindest zwei Clusterbrechern gebildet, wobei jeweils ein Clusterbrecher als antreibbare Walze mit über ihren Umfang verteilten Brecherzähnen ausgebildet ist.
Für das Entzünden des brennbaren Gasgemisches bei der Inbetriebnahme der Anlage können eine oder mehrere Zündvorrichtungen, beispielsweise Gasbrenner, unterhalb des Mittels zum Abziehen von Gasen im Mantel des Reaktors angeordnet sein. Vorzugsweise sind dabei mehrere Gasbrenner über den Umfang des Reaktors gleichmäßig verteilt angeordnet, so daß das brennbare Gasgemisch bei der Inbetriebnahme der Anlage möglichst gleichmäßig entzündet werden kann.
Eine Reihe von Gaszuführungsleitungen mündet unmittelbar unterhalb des Mittels zum gleichmäßigen Zuführen von Gasen in den Reaktor, so daß durch die Gaszuführungsleitungen gefördertes Gas direkt in die schüttungsfreien Kanäle geblasen wird.
Durch den Druck, mit dem Gas in die Kanäle geblasen wird, sowie durch den Unterdruck, mit dem es in der Abzugszone aus dem Reaktor abgezogen wird, wird gewährleistet, daß das Gas in der Schüttung nach oben steigt.
Für die Zufuhr von brennbarem Gasgemisch bzw. unbrennbarem Gasgemisch ist eine Hauptgaszuführungsleitung vorgesehen, die eine Gasmischvorrichtung, beispielsweise einen statischen Mischer, enthalt und in der Folge zu den Gaszuführungsleitungen verzweigt. In derselben Weise wie die Gaszufuhrungsleitungen münden Gasabzugsleitungen - unmittelbar unterhalb des Mittels zum gleichmäßigen Abziehen von Gasen - in den Reaktor, so daß Abgas direkt aus den schüttungsfreien Kanälen abgesaugt wird.
Die Gasabzugsleitungen vereinigen sich in der Folge zu einer Hauptgasabzugsleitung, welche mit der Hauptgaszuführungsleitung leitungsmäßig verbunden ist, so daß, beispielsweise während eines Wärmetransfervorgangs, Abgas im Kreislauf durch den Reaktor geführt werden kann. Vorteilhafterweise weist die Hauptgasabzugsleitung eine Gasreinigungsvorrichtung, beispielsweise einen Zyklon oder ein Filter auf, um gemeinsam mit dem Abgas abgezogenen Staub aus dem Abgas zu entfernen.
Vor der Gasmischvorrichtung münden Leitungen für die Zufuhr von sauerstofϊhältigem Gas und für die Zufuhr von brennbarem Gas in die Hauptgaszuführungsleitung.
Alle Gaszuführungs- und Gasabzugsleitungen sind an den erforderlichen Stellen mit Regelvorrichtungen, beispielsweise verstellbaren Klappen, und Gasfördervorrichtungen, beispielsweise Gebläsen, ausgestattet.
Es kann zweckmäßig sein, unter der Gaszuführungszone ein Sperrgas, vorzugsweise Luft, in die Schüttung einzublasen. Dazu mündet unterhalb der Gaszuführungszone eine Sperrgasleitung in den Reaktor. Der Ort der Sperrgaszuführung ist dabei so gewählt, daß ein ausreichender Abstand zur Gaszuführungszone sichergestellt ist, so daß das Sperrgas bevorzugt nach unten strömt.
Alternativ dazu kann in der Austragszone des Schachtofens eine Schleuse vorgesehen sein, durch welche der Schachtofen ebenfalls gegen den Austritt von Gasen abgedichtet wird und andererseits der Austrag von gebrannten Agglomeraten gesteuert wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß sie zwei erfindungsgemäße Reaktoren enthält. Die Hauptgasabzugsleitung des ersten Reaktors kommuniziert dabei mit der Hauptgaszuführungsleitung des zweiten Reaktors und die Hauptgasabzugsleitung des zweiten Reaktors kommuniziert mit der Hauptgaszuführungsleitung des ersten Reaktors.
Während einer Brennphase des einen Reaktors wird das daraus abgezogene Abgas dem anderen Reaktor, in dem gerade ein Wärmetransfervorgang stattfindet, als unbrennbares Gasgemisch zugeführt. Da die Brennphase und der Wärmetransfervorgang nicht notwendigerweise gleich lange dauern müssen, kann für die Zuführ von unbrennbarem Gasgemisch jederzeit auf Luft umgestellt werden, bzw. die Zufuhr von Abgas abgestellt und die Zufuhr von sauerstofϊhältigem Gas und brennbarem Gas wiederaufgenommen werden.
Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren, sowie Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage in den Zeichnungen Fig. 1 bis 3 näher beschrieben.
In einen Reaktor 1, bzw. in dessen Aufgabezone 2, werden Agglomerate, insbesondere eisenoxidhältige Grünpellets, mittels einer Chargiervorrichtung 3 aufgegeben. Die Chargiervorrichtung 3 ist beispielsweise als herkömmliches, über die gesamte Breite des Reaktors 1 verfahrbares Förderband ausgebildet, so daß die Agglomerate gleichmäßig über den gesamten Reaktorquerschnitt chargiert werden können.
Die Schüttung der Agglomerate durchwandert den Reaktor 1 nach unten und wird als gebrannte Pellets aus einer Austragszone 4 mittels einer Austragsvorrichtung 5 aus dem Reaktor 1 ausgetragen, wobei die Austragszone 4 des Reaktors 1 derart ausgeführt ist - beispielsweise ausreichend steile Reaktorseitenwände aufweist -, daß ein Kernfluß der Agglomeratschüttung verhindert wird. Unter Kernfluß versteht man dabei ein U-förmiges Geschwindigkeitsprofil der Agglomeratfließgeschwindigkeit über einen Reaktorquerschnitt. Bei Auftreten von Kernfluß sinkt also die im oder nahe des Zentrums des Reaktors befindliche Schüttung schneller nach unten, als Schüttungsbereiche nahe des Reaktormantels.
Die Austragsvorrichtung 5 kann beispielsweise als Rütteltisch oder als Förderband ausgebildet sein.
In einer Gaszuführungszone 6 wird ein brennbares Gasgemisch in den Reaktor eingebracht und durch ein Mittel 7 zum gleichmäßigen Zuführen von Gas in der Schüttung verteilt. Das brennbare Gasgemisch steigt in der Schüttung nach oben, kühlt in einer Abkühlzone 8 die nach unten sinkenden gebrannten Pellets und erwärmt sich dabei, bis es sich in einer Brennzone 9 entzündet. Die Verbrennungsgase steigen durch eine Aufheizzone 10, in der Grünpellets aufgeheizt und getrocknet werden, auf.
In .einer Abzugszone 11. werden die Abgase durch ein Mittel 12 zum Abziehen von Abgas gleichmäßig aus der Schüttung abgezogen. In Fig. 1 sind sowohl das Mittel zum Zuführen 7, als auch das Mittel zum Abziehen 12 von Gasen als balkenförmige Einbauten ausgebildet, die den Reaktorinnenraum horizontal durchsetzen. Unter jeder dieser Einbauten bildet sich ein schüttungsfreier Kanal 13a, 13b aus. In diese Kanäle 13a,13b wird Gas eingeblasen 13a, bzw. aus ihnen abgezogen 13b.
Vorteilhafterweise korrespondiert die Zahl der Gaszuführungsleitungen 14, bzw. die Zahl der Gasabzugsleitungen 15, welche direkt in jeweils einen solchen Kanal 13a, 13b münden, mit der Zahl der Einbauten, ist also beispielsweise gleich groß oder aber doppelt so groß, wenn gleichzeitig von gegenüberliegenden Seiten des Reaktors 1 in jeweils einen Kanal 13a, 13b Gas eingeblasen 13a, bzw. daraus abgezogen 13b wird. In Fig. 1 ist aufgrund der gewählten Ansicht nur jeweils eine der Gaszuführungsleitungen 14, bzw. Gasabzugsleitungen 15 als in den Reaktor 1 mündend dargestellt.
In der Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Mittels 12 zum Abziehen von Gas in einer Draufsicht dargestellt.
Über den gesamten Querschnitt des Reaktors 1 erstreckt sich ein als Lochplatte ausgeführter Gasverteilungsboden 16. Durch die Ausnehmungen 17 des Gasverteilungsbodens 16 sinkt die Schüttung nach unten, wobei sich unterhalb des Gasverteilungsboden 16 hier ein Gitter aus einander überkreuzenden Kanälen ausbildet. Bei dieser Ausführungsform des Mittels 12 zum Abziehen von Gas kann von einer, mehreren oder allen Seiten des Reaktors 1 über Gasabzugsleitungen 15 Gas aus der Schüttung abgezogen werden. Die Gasabzugsleitungen 15 vereinigen sich in der Folge zu einer Haupt-Gasabzugsleitung 18. Alternativ dazu kann auch eine Ringleitung um den Reaktor 1 geführt sein, in welche die Gasabzugsleitungen 15 münden, und von der die Haupt-Gasabzugsleitung 18 wegführt. Zur Entstaubung der abgezogenen Abgase ist in der Haupt-Gasabzugsleitung 18 eine Gasreinigungsvorrichtung 27, beispielsweise ein Zyklon, angeordnet.
Die Form der Ausnehmungen 17 des Gasverteilungsboden 16 ist nicht auf die in Fig. 2 dargestellte quadratische Ausführung beschränkt. Die Ausnehmungen können auch, beispielsweise abhängig von der Geometrie des Reaktorquerschnitts, rechteckige, aber auch runde, sechseckige oder dgl. Formen aufweisen.
Jede Ausführungsvariante des in Fig. 2 dargestellten Gasverteilungsboden 16 ist gleichermaßen als Mittel 12 zum Abziehen von Gas, als auch als Mittel 7 zum Zufuhren von Gas geeignet, wobei in letzterem Fall Gaszuführungsleitungen 14 von einer Haupt-Gaszuführungsleitung 19 abzweigen und unterhalb des Gaszuführungsmittels 7 in die schüttungsfreien Kanäle münden.
In die Haupt-Gaszuführungsleitung 19 münden eine Leitung 20 für die Zufuhr von sauerstoffhältigem Gas, sowie eine Leitung 21 für die Zufuhr von brennbarem Gas. Sauerstofϊhältiges Gas und brennbares Gas werden in einer Gasmischvorrichtung 22 vermischt, welche beispielsweise als statischer Mischer ausgeführt ist.
Die Haupt-Gasabzugsleitung 18 ist mit der Haupt-Gaszuführungsleitung 19 über eine Leitung 23 verbunden.
Über dem Gaszuführungsmittel 7, in der Abkühlungszone 8, sind Clusterbrecher 24 angeordnet, welche in bekannter Weise von jeweils einer antreibbaren Walze mit über den Umfang der Walze angeordneten Brecherzähnen gebildet werden. Die Clusterbrecher werden außerhalb des Reaktors 1 mittels nicht dargestellter Motoren angetrieben und lockern in diesem Bereich die Schüttung der dort bereits gebrannten Pellets auf, bzw. dienen zum Aufbrechen von Zusammenbackungen zwischen den Pellets.
In der Austragszone 4 mündet eine Sperrgasleitung 25 in den Reaktor. Durch das mit der Sperrgasleitung 25 zugeführte Sperrgas, üblicherweise Luft, wird der Reaktor 1 gegen den Austritt anderer Gase abgedichtet.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Anlage mit zwei Reaktoren 1 dargestellt. Die Beschreibung jedes Reaktors 1 entspricht jeweils der des Reaktors 1 aus Fig. 1. Die Haupt-Gasabzugsleitung 18 jedes Reaktors 1 ist mit der Haupt-Gaszuführungsleitung 19 des jeweils anderen Reaktors 1 über jeweils eine Leitung 26 verbunden. Dadurch kann Abgas, das während einer Brennphase aus dem einen Reaktor 1 abgezogen wird, dem anderen Reaktor 1 während eines Wärmetransfervorgangs zugeführt werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern umfaßt auch alle dem Fachmann bekannten Mittel, die zur Ausführung der Erfindung herangezogen werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Agglomeraten, insbesondere zum Hartbrennen von eisenoxidhältigen Pellets, in mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungszonen in einem Reaktor, insbesondere einem Schachtofen, wobei die Agglomerate
• kontinuierlich einer Aufgabezone aufgegeben werden und im Reaktor eine Schüttung bilden,
• in einer der Aufgabezone nachfolgenden Trocknungs- und Aufheizzone getrocknet und aufgeheizt werden,
• in einer der Aufheizzone nachfolgenden Brennzone gebrannt werden,
• in einer der Brennzone nachfolgenden Abkühlzone abgekühlt werden und
• in einer der Abkühlzone nachfolgenden Austragszone aus dem Reaktor ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Gaszuführungszone, welche der Austragszone in der Bewegungsrichtung der Agglomerate unmittelbar vorgeordnet ist, ein brennbares Gasgemisch in den Reaktor eingebracht wird, welches diesen im Gegenstrom zu den Agglomeraten durchströmt, sich am Übergang von der Abkuhlzone zur Brennzone entzündet, und als Abgas in einer der Aufgabezone in Gasströmrichtung unmittelbar vorgeordneten Abzugszone aus dem Reaktor abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gaszuführungszone abwechselnd ein brennbares Gasgemisch und ein unbrennbares Gasgemisch in den Reaktor eingebracht werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung in der Gaszuführungszone gleichmäßig über den Querschnitt des Reaktors verteilt erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug von Gasen in der Abzugszone gleichmäßig über den Querschnitt des Reaktors verteilt erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gasgemisch für die bei seiner Verbrennung zu erreichenden Temperaturen in ausreichender Menge brennbares Gas, insbesondere CnH2n+2 und/oder CO und/oder H2, und ein sauerstofϊhältiges Gas, insbesondere Luft und/oder technischen Sauerstoff, enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gas Erdgas und/oder Gichtgas und/oder Kokereigas und/oder Generatorgas und/oder Synthesegas und/oder Reduktionsgas enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis von brennbarem Gas zu sauerstoffhältigem Gas des brennbaren Gasgemisches geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von brennbarem Gas zu sauerstoffhältigem Gas des brennbaren Gasgemisches in Abhängigkeit von der Temperatur in der Brennzone und/oder der räumlichen Ausdehnung der Brennzone geregelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der brennbares Gasgemisch, bzw. unbrennbares Gasgemisch die Schüttung der Agglomerate durchströmt, geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der das brennbare Gasgemisch die Schüttung der Agglomerate durchströmt, in Abhängigkeit von der Temperatur in der Brennzone und/oder der räumlichen Ausdehnung der Brennzone geregelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der das brennbare Gasgemisch die Schüttung der Agglomerate durchströmt, gleich groß oder größer als die Flammengeschwindigkeit des brennbaren Gasgemisches gewählt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das unbrennbare Gasgemisch von zumindest teilweise rückgeführtem Abgas, welches in der Abzugszone aus dem Reaktor abgezogen wurde, und/oder Luft gebildet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das unbrennbare Gasgemisch von zumindest teilweise rückgefuhrtem Abgas eines weiteren Verbrennungsprozesses und/oder Luft gebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Austragszone ein Sperrgas, vorzugsweise Luft, in den Reaktor eingebracht wird.
15. Anlage zur thermischen Behandlung von Agglomeraten, insbesondere zum Hartbrennen von eisenoxidhältigen Pellets, enthaltend zumindest einen Reaktor (1), insbesondere zumindest einen Schachtofen, mit einer oberen Aufgabezone (2), in welche Agglomerate mittels einer Chargiervorrichtung (3) aufgegeben werden, und einer unteren Austragszone (4), aus welcher behandelte Agglomerate mittels einer Austragsvorrichtung (5) aus dem Reaktor (1) ausgetragen werden, mit einer unter der Aufgabezone (2) angeordneten Abzugszone (11), die ein Mittel (12) zum Abziehen von Abgas aus dem Reaktor (1) enthält, und mit einer zwischen der Aufgabezone (2) und der Austragszone (4) angeordneten Gaszuführungszone (6), die ein Mittel (7) zum Zuführen von Gasen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Gase mit dem Mittel (7) zum Zuführen von Gasen im wesentlichen gleichmäßig über den Querschnitt des Reaktors (1) verteilt zuführbar und Abgas mit dem Mittel (12) zum Abziehen von Gasen im wesentlichen gleichmäßig über den Querschnitt des Reaktors (1) verteilt abziehbar ist.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (12) zum gleichmäßigen Abziehen von Gasen und/oder das Mittel (7) zum gleichmäßigen Zufuhren von Gasen jeweils zumindest eine, vorzugsweise zumindest zwei, die Abzugs- (11) bzw. Gaszuführungszone (6) durchsetzende, vorzugsweise horizontal durchsetzende, balkenförmige Einbauten aufweisen.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale, normal zur Längsachse jeweils einer der Einbauten (7,12) stehende Querschnitt jeweils einer der Einbauten (7,12) so gewählt ist, daß dessen Breite an seiner breitesten Stelle zumindest das Fünffache, vorzugsweise zumindest das Zehnfache, besonders bevorzugt das 15- bis 25-fache des mittleren Agglomeratdurchmessers beträgt.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (7,12) voneinander zumindest um das Dreifache, vorzugsweise zumindest das Fünffache des maximalen Agglomeratdurchmessers beabstandet sind.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale, normal zur Längsachse jeweils einer der Einbauten (7,12) stehende Querschnitt jeweils einer der Einbauten (7,12) eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische oder dreieckige oder trapezoide oder oben abgerundete Form aufweist.
20. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (12) zum gleichmäßigen Abziehen und/oder das Mittel (7) zum gleichmäßigen Zuführen von Gasen jeweils als Gasverteilungsboden (16) ausgeführt ist, welcher jeweils von einer sich über den Reaktorquerschnitt erstreckenden Lochplatte gebildet wird.
21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stege zwischen jeweils zwei benachbarten Ausnehmungen (17) eines Gasverteilungsbodens zumindest das Fünffache, vorzugsweise zumindest das Zehnfache, besonders bevorzugt das 15- bis 25-fache des mittleren Agglomeratdurchmessers beträgt.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Stege eines Gasverteilungsbodens voneinander zumindest um das Dreifache, vorzugsweise zumindest um das Fünffache des maximalen Agglomeratdurchmessers beabstandet sind.
23. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (17) eines Gasverteilungsbodens (16) in im wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind, wobei die Ausnehmungen (17) innerhalb einer Reihe einen im wesentlichen konstanten Abstand aufweisen.
24. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (17) eines Gasverteilungsbodens (16) eine im wesentlichen quadratische oder rechteckige oder kreisförmige Form aufweisen.
25 Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Mittel*(7) zum Zufuhren von Gasen eine Bewegungsvorrichtung (24) zum Bewegen der Agglomerate und Aufbrechen von Clustern angeordnet ist.
26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (24) von zumindest einem, vorzugsweise von zumindest zwei Clusterbrechern gebildet wird, wobei jeweils ein Clusterbrecher als antreibbare Walze mit über ihren Umfang verteilten Brecherzähnen ausgebildet ist.
27. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß Gaszuführungsleitungen (14) unmittelbar unterhalb des Mittels (7) zum gleichmäßigen Zuführen von Gasen in den Reaktor (1) münden.
28. Anlage nach Anspruch 27, daß eine eine Gasmischvorrichtung (22) enthaltende Hauptgaszuführungsleitung (19) vorgesehen ist, die zu den Gaszuführungsleitungen (14) verzweigt.
29. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
Gasabzugsleitungen (15) unmittelbar unterhalb des Mittels (12) zum gleichmäßigen Abziehen von Gasen in den Reaktor (1) münden.
30. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabzugsleitungen (15) sich zu einer Haupt-Gasabzugsleitung (18) vereinigen.
31. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt- Gasabzugsleitung (18) mit der Haupt-Gaszuführungsleitung (19) kommuniziert.
32. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (20) für die Zufuhr von sauerstoffhältigem Gas in die Haupt- Gaszuführungsleitung (19) mündet.
33. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (21) für die Zufuhr von brennbarem Gas in die Haupt-Gaszufuhrungsleitung (19) mündet.
34. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrgasleitung (25) für die Zufuhr von Sperrgas in der Austragszone (4) in den Reaktor (1) mündet.
35. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß in der Austragszone (4) eine Schleuse angeordnet ist.
36. Anlage aus zwei Reaktoren (1), nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Gasabzugsleitung (18) des ersten Reaktors (1) mit der Haupt-Gaszuführungsleitung (19) des zweiten Reaktors (1) kommuniziert, und daß die Haupt-Gasabzugsleitung (18) des zweiten Reaktors (1) mit der Haupt- Gaszuführungsleitung (19) des ersten Reaktors (1) kommuniziert.
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