WO2009146935A2

WO2009146935A2 - Verfahren und vorrichtung für das zufördern von förderfähigen materialien zu reaktionsöfen

Info

Publication number: WO2009146935A2
Application number: PCT/EP2009/004061
Authority: WO
Inventors: Kurt Himmelfreundpointner
Original assignee: Kurt Himmelfreundpointner
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2009-12-10
Also published as: CN102159889B; WO2009146935A3; CN102159889A; EP2297519A2; EP2297519B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Zufördern von förderfähigen Materialen zu Reaktionsöfen durch einen von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen, über ein Verbindungsrohr in den Ofenraum mündenden Hohlraum. Aus dem druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraum in den Ofenraum (7) hinein wird durch ein als Lanze (6) ausgebildetes Rohr gefördert, welche eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist, wobei aus dem der Lanze vorgelagerten Bereich des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes ein Luft oder Gasstrom in den Ofenraum (7) fließt und wobei durch einen drucklos arbeitenden mechanischen Förderer (5, 15) in den Anfangsbereich der Lanze hinein gefördert wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG FÜR DAS ZUFÖRDERN VON FÖRDERFÄHIGEN MATERIALIEN ZU REAKTIONSÖFEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Zufördern von förderfähigen Materialien zu Reaktionsöfen.

„Materialien" im Sinne dieser Erfindung umfassen auch Materialgemische. „Förderfähig" im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass das Material fließ- und/oder riesel- und/oder schüttfähig und/oder pastös ist. Die erfindungsgemäße Lehre ist insbesondere zur Zuführung von Gemengen aus zerkleinerten, trockenen oder mit Flüssigkeit vermengten Abfallstoffen in Verbrennungsöfen vorteilhaft anwendbar. Vorteilhafte Anwendungen sind die Zuführung von Brennstoff in Öfen zur Zementherstellung oder in die gegenüber Atmosphäre unter erheblichem Überdruck stehende Druckzone von Schachtöfen für die Roheisenerzeugung.

Die zu fördernden Materialien können Feststoffteile und Flüssigkeiten umfassen. Größenverteilung und Art der Feststoffe, sowie Art und Anteil der enthaltenen Flüssigkeiten können in weiten Bereichen variieren. Die enthaltenen Feststoffe können harte Partikel (z.B. Metallteile, mineralische Bestandteile, silikatische Bestandteile) und weichere Teile wie natürliche oder künstliche Fasern, Textilienteile, tierische und pflanzliche Abfälle, Kunststoffe und Schaumstoffe etc. sein bzw. enthalten. Auch die Flüssigkeiten können in weiten Bereichen unterschiedlich sein. (Wasser, öle, Fette, Lacke, Klebstoffe, andere Chemikalien, Teer, ....).

Insbesondere die Zufuhr von Schüttgut, welches als Leichtfraktion beim Schreddern von Abfall gewonnen wird, im Wesentlichen trocken ist und einen erheblichen Anteil an Fasern bzw. faserigen Teilen sowie kaum Metall enthält, wird durch die Erfindung erheblich vereinfacht. Bezogen auf das Gewicht hat derartiges Schüttgut im Normalfall einen respektablen Heizwert.

Die AT 502 048 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Zuführen von Schüttgut, welches Fest- und Flüssiganteile aufweist zu einer Verarbeitungsanlage. Nachdem das Schüttgut erst unter Umgebungsdruck mit drucklos arbeitenden Förderern an die Anlage herangefördert wurde, wird es durch eine Pumpe unter Druck gesetzt und dadurch durch eine enge Lanze hindurch in die Anlage hinein gefördert. Die Methode ist nur anwendbar, wenn das Material tatsächlich pumpbar ist, was leider für viele Schüttgüter, insbesondere solche, welche kaum Flüssigkeitsanteil beinhalten, nicht zutrifft.

Die DE 199 09 132 A1 beschreibt eine Zuführung von Schüttgütern mittels einer pneumatischen Förderstrecke aus einem Speicherbehälter zu einem Kupolofen. Speicherbehälter und Förderstrang stehen unter höherem Gasdruck als der Kupolofen. Aus dem Förderstrang fließende Luft fördert Schüttgut mit relativ hoher Geschwindigkeit in den Ofen. Auf Grund dieser Verhältnisse ist Rückbrand aus dem Ofen in das Fördersystem praktisch nicht möglich. Problematisch an der Bauweise ist, dass die Funktionstüchtigkeit stark von den Eigenschaften des Schüttgutes abhängt und dass mit dem Schüttgut sehr viel Luft in den Kupolofen eingebracht wird, sodass damit die richtige Steuerung der Verbrennung schwieriger wird. Im Normalfall befindet sich der Speicherbehälter nicht unmittelbar an der Durchführungsstelle durch die Ofenwand, sondern typischerweise zehn bis hundert Meter davon entfernt. Von einem Speicherbehälter werden mehrere Durchführungsstellen durch die Ofenwand beliefert. Damit ergibt sich die Erfordernis von langen, nicht durchgehend gerade verlaufenden Strängen für die pneumatische Förderung, womit der Zuführvorgang bei geringsten Änderungen der Materialeigenschaften des zu fördernden Gutes oder bei Druckschwankungen im Kupolofen extrem störungsanfällig wird.

In der EP 0 060 137 A1 wird eine pneumatische Förderstrecke für granuläres Brennmaterial vorgeschlagen. Im Vorratsbehälter für das Material herrscht der gleiche Luftdruck wie in der Förderstrecke. Der Austrag des Materials aus dem Vorratsbehälter und damit die Zufuhr in die pneumatische Förderstrecke erfolgt mit Hilfe einer als Dosierschnecke arbeitenden Förderschnecke. Damit wird gegenüber den vorher besprochenen Methoden zumindest die Steuerbarkeit der Menge der in die Förderstrecke eingebrachten Materialmenge etwas weniger abhängig von den Eigenschaften des Schüttgutes. Ansonsten bestehen die gleichen Probleme wie bei der DE 199 09 132 A1.

Die EP 48008 A1 , EP 299231 A1 , EP 302047 A1 , WO 9746719 A1 , WO 9911825 A1 und die WO 200148251 A1 befassen sich mit dem sogenannten Corex- Verfahren zur Rohstahlherstellung. Aus einem Rohmaterialbehälter wird das gut rieselfähige granuläre Rohmaterial über eine durch eine druckdichte Rohrleitung gebildete Fallstrecke in den unter dem Rohmaterialbehälter liegenden Reaktionsraum geführt. Dabei erfolgt entweder der dosierte Austrag des Rohmaterials aus dem Rohmaterialbehälter oder die dosierte Zufuhr des Rohmaterials aus der vertikalen Fallstrecke in den Reaktionsraum mittels einer auf kurzer, gerader Strecke in horizontaler Richtung fördernde Dosierschnecke.

Eine gleiche Anwendung von Dosierschnecken zeigt auch die US 17 94455 A, bei welcher allerdings der Ofenraum nicht unter erhöhtem Druck steht.

In der EP 0 662 926 B1 und in der DE 102 02 490 C1 wird vorgeschlagen mittels Schneckenförderer von einen Vorratsbehälter in welchem ein niedrigerer Druck herrscht in einen Ofen mit höherem Druck zu fördern. Die erforderliche Abdichtung zwischen den beiden Bereichen soll erreicht werden, indem im Förderbereich der Schnecke ein Bereich mit verringerter Querschnittsfläche vorgesehen wird, die durch das zu fördernde Material zur Gänze ausfüllt wird. Die Methode kann nur für Schüttgüter mit einem hohen Nässeanteil und für relativ geringe Drücke funktionieren, da sonst nicht ausreichend gute Dichtheit erreicht werden kann. Durch die Verdichtung des Materials wird dessen spezifische Oberfläche verringert, wodurch es zu Schwierigkeiten beim Abbrand im Ofen kommt.

Die DE 2 249 453 A1 zeigt eine Zuführvorrichtung für granuläres Brennmaterial zu einem unter erhöhtem Druck stehenden Ofenraum mittels zweier Förderschnecken. Eine erste Förderschnecke fördert das Material von einer nicht unter Überdruck stehenden Entnahmestelle weg und komprimiert es an ihrem Ende zu einem dichten Pfropfen. Ofenseitig wird der Pfropfen durch eine Vorrichtung wieder zerschabt und das zerschabte Material wird durch eine zweite Förderschnecke dem Ofen zugeführt. Die zweite Förderstrecke steht unter dem Druck, welcher im Ofenraum herrscht. Wenn überhaupt, kann die vorgeschlagene Methode nur für eine sehr enge Gruppe von zu fördernden Materialien und nur bei geringen Drücken funktionieren und erfordert sicherlich auch dann sehr viel Überwachung und Wartung.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Zufördern von förderfähigem Material zu und in Reaktionsöfen, in welchen auch ein Überdruck herrschen kann, zu schaffen. Das Fördern soll robust gegenüber Variationen von Zusammensetzung, Partikelgrößenverteilung und weiteren Materialeigenschaften des geförderten Materials funktionieren. Es soll auch trockenes Material, dessen Partikel zu Rohrwänden etc. einen hohen Reibbeiwert aufweisen, zugefördert werden können. Es soll nicht zwangsweise erforderlich sein, gemeinsam mit dem zu fördernden Material einen hohen Anteil an Förderluft bzw. Fördergas in den Reaktionsofen einzubringen.

Den oftmals schwierigen Platz Druck und Temperaturverhältnissen im Bereich des Durchganges durch die Ofenwand soll man gut gerecht werden. Das Fördern soll auch bei sehr langen Förderstrecken, welche auch Richtungsänderungen, ansteigende Streckenabschnitte und Verteilerstellen beinhalten kann, sicher und robust funktionieren.

Zum Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, das zu fördernde Material innerhalb eines von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen Hohlraumes, in welchem im Wesentlichen ein gegenüber dem Ofendruck zumindest leicht erhöhter Gasdruck herrscht, an den Reaktionsofen heran zu fördern. Dabei mündet der Hohlraum in den Ofenraum hinein durch ein Verbindungsrohr, welches als Lanze ausgebildet ist, die eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist. In den Anfangsbereich der Lanze wird das zu fördernde Material unter Zuhilfenahme eines drucklos arbeitenden mechanischen Förderers hinein bewegt.

In Folge des Überdruckes fließt ein Luft oder Gasstrom aus dem von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen Hohlraum durch die Lanze in den Ofenraum hinein.

In den Hohlraum, welcher die Förderstrecke bildet, wird das Material entweder über eine Pumpe oder über eine Schleuse und einen im Betriebszustand von der Außenluft abgeschlossenen Vorratsbehälter eingebracht. Bei der Ausgestaltung mit Schleuse ist vorteilhafterweise der Vorratsbehälter selbst als Schleuse ausgebildet.

Dadurch, dass die Förderung in einem von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraum erfolgt, in welchem der Gasdruck zumindest geringfügig höher ist als der Ofendruck, ist die Gefahr des Rückbrandes aus dem Ofen entweder gar nicht gegeben oder gut beherrschbar. In dem Hohlraum können Vorrichtungen wie Zellradschleusen, Pendelklappen, Rückbrandsensoren welche eine Abschottung zum Ofenraum hin auslösen oder ähnlich wirkende Geräte, welche Rückbrand und Rückschlag aus dem Ofenraum verhindern sollen und dennoch im Normalbetrieb zu förderndes Material durchlassen sollen, überflüssig werden oder sie können einfacher und damit kostengünstiger ausgeführt werden. Die Fördermittel im Förderstrang brauchen nicht entgegen einem erhöhten Ofendruck anzuarbeiten, womit das Fördern sehr erleichtert wird. Auf Grund der geringen Querschnittsfläche der durch die Ofenwand führenden Lanze, ist der Platzbedarf an der Ofenwand gering und der Gegendruck aus dem Ofen führt nicht zu großen Kräften, welche die Lanze vom Ofen wegzudrücken trachten. Indem ein Luft oder Gasstrom aus dem Bereich vor der Lanze durch die Lanze in den Ofen strömt, wird die Lanze gekühlt.

In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform wird das zu fördernde Material auch an vom Ofen entfernt liegenden Bereichen der Förderstrecke innerhalb des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes mittels drucklos arbeitender mechanischer Fördermittel bewegt. Innerhalb des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes werden drucklos arbeitende mechanische Förderer nicht nur zur direkten Austragung aus dem Vorratsbehälter oder zur direkten Eintragung in den Reaktionsofen verwendet, sondern vor allem auch an solchen Teilstrecken des Förderweges, welche zur Gänze von Vorratsbehälter und Reaktionsofen mehrere Meter weit entfernt liegen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, derartige Förderer an aufwärts führenden und/oder gekrümmten Streckenbereichen und/oder vor und nach Verzweigungspunkten der Förderstrecke anzuwenden, da in diesen Streckenbereichen andere Fördermittel verstärkt problembehaftet sind.

Drucklos arbeitende mechanische Förderer im Sinne dieser Erfindung sind solche, bei denen es für die Förderfunktion nicht erforderlich ist, dass sich ein Druck in dem zu fördernden Material entlang der Förderstrecke fortpflanzt, oder dass ein gasförmiges oder flüssiges Fördermedium das zu fördernde Material bewegt, sondern in dem das zu fördernde Material im wesentlichen durch unmittelbaren Kontakt mit einer bewegten Fläche des Förderers bewegt wird. Ein drucklos arbeitender mechanischer Förderer bewirkt im Allgemeinen keine Aufteilung des Förderstranges in unterschiedliche Druckbereiche. Ein Beispiel für einen derartigen Förderer ist ein Förderband. Die drucklose Förderung bewirkt unabhängig von der Länge der Förderstrecke keine Veränderung des Druckes im geförderten Material oder in dem das Material umgebenden Gas. Damit ist es anders als bei druckbeaufschlagter Förderungen problemlos möglich, die Förderstrecke sehr lang und auch ansteigend und/oder abgewinkelt und/oder gekrümmt auszubilden. Damit kann der Vorratsbehälter, aus welchem Material weggefördert wird, auch sehr weit weg vom Reaktionsofen angeordnet sein, womit Platzprobleme am Ofen vermieden werden können.

Insbesondere ist es vorteilhaft, mit solchen drucklos arbeitenden mechanischen Förderern zu fördern, durch welche ein Strom des Fördergutes in eine Folge von kleinen, voneinander getrennt bewegten Teilmengen zerlegt wird. Damit sind Förderer wie beispielsweise Kettenförderer, Spiralförderschnecken, Schleuderförderer, Bandförderer mit Mitnehmern, Becherförderwerke etc. gemeint, bei denen die Gesamtmenge des zu fördernden Materials durch bewegte Teile der Fördervorrichtung in kleine Teilmengen aufgeteilt wird, welche bewegt werden ohne dass dabei zwischen aufeinander folgenden Teilmengen ein Druck ausgeübt wird. (Im Unterschied dazu liegen beispielsweise die durch eine Kolbenpumpe bei jedem Hub geförderten Teilmengen in der nachfolgenden Rohrleitung aneinander an und es ist für die Förderfunktion in der Rohrleitung unabdingbar, dass diese Teilmengeneinen Druck aufeinander ausüben).

Indem das Material über eine Schleuse und einen Vorratsbehälter in den Hohlraum eingebracht wird und nicht über eine Pumpe, braucht es nie verdichtet zu werden, was das Abbrandverhalten verschlechtern würde, und es wird weniger Wartung erforderlich. Wenn der Vorratsbehälter vorteilhafterweise selbst als Schleuse ausgebildet ist, wird der Vorratsbehälter wechselweise einmal mit der Außenluft in Verbindung gebracht und in diesem Zustand befüllt, und zum anderen mal von der Außenluft abgekoppelt, mit dem druckdicht von der Umgebungsluft abgeschlossenen Hohlraum verbunden und in diesen entleert.

Das Zufördern von förderfähigen Materialien an Reaktionsöfen heran in einem von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraum mittels drucklos arbeitender mechanischer Förderer ist in Kombination mit einem Verbindungsrohr zum Ofeninnenraum, welches als Lanze ausgebildet ist, die eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist, besonders vorteilhaft. Es ist aber auch bei nahezu jeder anderen Ausführung der Durchführung durch die Ofenwand sinnvoll.

Durch die Kombination aus drucklos arbeitendem mechanischen Förderer und Luft bzw. Gasstrom zum Einbringen des zu fördernden Materials in die Lanze und durch die Lanze hindurch, werden sowohl die Schwächen von mechanischen Förderern, nämlich relative Langsamkeit und Hitzeanfälligkeit, als auch die Schwächen von pneumatischen Förderstrecken, nämlich Verstopfungsanfälligkeit und hoher Luft bzw. Gasbedarf umgangen und dennoch werden die Stärken der einzelnen Methoden voll genutzt.

Bevorzugt wird mittels einer Förderschnecke in den Anfangsbereich der Lanze gefördert, da dieser Aufbau einfach und robust ist.

Weiter bevorzugt wird durch eine achslose Förderschnecke in den Anfangsbereich der Lanze gefördert, da damit Verstopfung besonders gut verhindert wird und der Luft oder Gasstrom in die Lanze hinein wenig behindert wird.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, durch ein Schleuderrad in den Anfangsbereich der Lanze zu fördern, da durch ein solches das eingebrachte Material sehr gut aufgelockert wird.

Die Gefahr des Verstopfens am Eingang in die Lanze kann dadurch besonders gut vermindert werden, dass von der Seite des drucklos arbeitenden mechanischen Förderers her, die Spitze eines spitzen, hohlen Körpers an den Eingangsbereich der Lanze heranragt und dass im Bereich der Spitze dieses Körpers aus einer oder mehreren Öffnungen Luft bzw. Gas ausströmt, welches in dem Körper unter einem höheren Druck steht als der Ofendruck ist. Der spitze Körper kann durch die hohle Achse einer achsgeführten Förderschnecke gebildet sein.

Bevorzugt wird innerhalb des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes auch schon vor dem Bereich der Lanze mittels achslosen Förderschnecken gefördert. Damit kann kostengünstig, platzsparend, wartungsarm und mit hoher Sicherheit gegen Verstopfung eine große Bandbreite von Materialien mit unterschiedlichen Fördereigenschaften über lange Strecken transportiert werden.

Durch die Verwendung des drucklos arbeitenden mechanischen Förderers ergibt sich im Förderstrang keine Verdichtung des zu bewegenden Materials, sondern im Gegenteil eher eine Auflockerung. Dieses Auflockern beeinflusst das Abbrandver- halten des geförderten Materials im Ofen vorteilhaft.

Die drucklose Förderung bewirkt unabhängig von der Länge der Förderstrecke keine Veränderung des Druckes im geförderten Material oder in dem das Material umgebenden Gas. Damit ist es anders als bei druckbeaufschlagter Förderungen problemlos möglich, die Förderstrecke sehr lang und auch ansteigend und/oder abgewinkelt und/oder gekrümmt auszubilden.

Ein erster zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zufördern von förderfähigen Materialien zu einem Reaktionsofen durch einen von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen, über ein Verbindungsrohr in den Ofenraum mündenden Hohlraum, wobei die Materialien über eine Schleuse und einen Vorratsbehälter, dessen Innenraum im Betriebszustand mit dem von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen Hohlraum verbunden ist, in diesen Hohlraum eingebracht werden und darin in zumindest einem Streckenabschnitt, welcher sowohl vom Vorratsbehälter als auch vom Ofen entfernt liegt, mit zumindest einem drucklos arbeitenden mechanischen Förderer gefördert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses zusätzlichen Aspektes wird innerhalb des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes mittels achslosen Förderschnecken gefördert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dieses zusätzlichen Aspektes ist das Verbindungsrohr des druckdicht von der Umgebungsluft abgeschlossenen Hohlraumes zum Ofenraum hin als Lanze ausgebildet, welche eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist und durch diese Lanze fließt ein Luft oder Gasstrom in den Ofenraum hinein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung dazu, wird durch einen drucklos arbeitenden mechanischen Förderer in den Anfangsbereich der Lanze hinein gefördert.

In einer weiteren Ausgestaltung des zusätzlichen Aspektes der Erfindung werden damit Abfall und/oder Reststoffe in die Druckzone eines Schachtofens zur Rohstahlerzeugung gefördert.

Ein zweiter zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zufördern von förderfähigen Materialien zu einem Reaktionsofen durch einen von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen, über ein Verbindungsrohr in den Ofenraum mündenden Hohlraum, wobei die Vorrichtung eine Schleuse für die Materialien und einen Vorratsbehälter umfasst, wobei der Vorratsbehälter im Betriebszustand mit dem von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen Hohlraum verbunden ist, und wobei in diesem Hohlraum in zumindest einem Streckenbereich, welcher sowohl vom Vorratsbehälter als auch vom Ofen entfernt liegt, zumindest ein drucklos arbeitender mechanischer Förderer angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses zweiten zusätzlichen Aspektes herrscht in dem Hohlraum ein gegenüber dem Ofenraum erhöhter Luft bzw. Gasdruck herrscht und das Verbindungsrohr zum Ofenraum hin ist als Lanze ausgebildet ist, welche eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist.

In einer weiteren Ausgestaltung des zweiten zusätzlichen Aspektes der Erfindung ist in dem Hohlraum vor der das Verbindungsrohr zum Ofenraum hin bildenden Lanze ein drucklos arbeitender mechanischer Förderer angeordnet, dessen Wirkung sich in den Anfangsbereich der Lanze hinein erstreckt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dieser drucklos arbeitende mechanische Förderer eine achslose Förderschnecke. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist dieser drucklos arbeitende mechanischer Förderer ein Schleuderrad. In einer weiteren Ausgestaltung des zweiten zusätzlichen Aspektes der Erfindung ist der druckdicht von der Außenluft abgeschlossene Hohlraum mit inertem Gas befüllt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung dazu umfasst der druckdicht von der Außenluft abgeschlossene Hohlraum einen als Mischer ausgebildeten Vorratsbehälter.

In einer weiteren Ausgestaltung des zweiten zusätzlichen Aspektes der Erfindung sind die geförderten Materialien Abfall und/oder Reststoffe sind und die Förderstrecke mündet in die Druckzone eines Schachtofens zur Rohstahlerzeugung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und weitere vorteilhafte Details werden an Hand von Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 : zeigt eine Prinzipskizze zu einem ersten Ausführungsbeispiel. Fig. 2: zeigt eine Prinzipskizze zu einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 3: zeigt eine Prinzipskizze zu einem dritten Ausführungsbeispiel. Fig. 4: zeigt eine Prinzipskizze zu einem vierten Ausführungsbeispiel. In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen folgendes:

1 in den Ofen zu förderndes, Material

2 Vorratsbehälter (im Betrieb von Außenluft getrennt)

3 Schneckenförderer

4 Übergaberaum innerhalb Förderstrecke

5 Schneckenförderer am Ende der Förderstrecke

6 Lanze, welche in den Ofenraum führt

7 Ofenraum 7.1 Ofenwand

8 pneumatische Förderstrecke

12 Pumpe, welche das zu fördernde Material pumpt

13 flexibler Schneckenförderer

14 Übergaberaum innerhalb Förderstrecke

15 Schleuderrad 21 Luftpumpe

22 Luftpumpe

23 Druckluftleitung

24 Druckluftleitung

25 Luftpumpe

26 Luftpumpe

27 Luftpumpe

33 Schneckenförderer p1 Druck im Förderstrang p2 Druck im Ofenraum

Gemäß Fig. 1 wird das aus einem Vorratsbehälter 2 wie auch immer ausgetragene Material 1 mittels einem oder mehreren Schneckenförderern 3 zu einem Übergaberaum 4 gefördert und von diesem unter Anwendung eines weiteren Schneckenförderers 5 durch eine als Rohr ausgebildete Lanze 6 durch eine Öffnung in der Ofenwand 7.1 in den Ofenraum 7 gebracht. Vorratsbehälter und Förderstrang sind von der Außenluft abgeschlossen und stehen zumindest unter gleich hohem Luftdruck (bzw. Gasdruck) p1 wie das Druckniveau p2 im Ofenraum 7.

Die Förderschnecken 3, 5 teilen den Strom von Material 1 im Förderstrang in kleine Chargen auf, welche jeweils zwischen zwei Schneckenwendeln angeordnet sind und schieben diese in Förderrichtung vorwärts. Es kommt dabei zu keiner Verdichtung des Materials, da anders als bei einer druckbeaufschlagten Förderung in einem Druckrohr kein Strang vorkommt, in welchem über eine nennenswert lange Strecke jeweils hinten liegendes Material vorne liegendes Material entgegen dessen Reibung an Rohrwänden weiter schieben muss. Der Vorratsbehälter 2 oder eine stattdessen verwendbare Pumpe können damit auch weit weg von dem Reaktionsofen in welchen das Material gefördert werden soll, aufgestellt werden. Damit können Platzprobleme im Nahbereich des Reaktionsofens vermieden werden.

Die erfindungsgemäßen drucklos arbeitenden mechanischen Förderer lassen sich im Bedarfsfall sehr gut durch eine Förderstrecke, welche auf Förderluft basiert, er- ganzen. Aus mehreren Gründen - Gegendruck, Platzmangel, Abbrandverhalten - ist es zumeist vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche des als Lanze 6 bezeichneten Rohres, welches durch die Ofenwand 7.1 in den Ofenraum 7 führt, möglichst klein ist. Damit ist dort gegenüber dem sonstigen Förderstrang eine sehr viel höhere Geschwindigkeit des zu bewegenden granulären Materials erforderlich. Deshalb und auch aus Platzgründen und aus Gründen der in derartigen Bereichen herrschenden Hitze ist es vorteilhaft in derartigen Lanzen 6 zumindest nicht mittels mechanischer Förderer allein zu bewegen, sondern zumindest unterstützt durch Förderluft.

In den Beispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist die Förderluft jene, welche durch die Pumpen 21 und 22 dem Förderstrang zugeführt wird und letztendlich durch die Lanze 6 zu dem Druckniveau p2 im Ofenraum 7 abfließt. Auf Grund der Platzverhältnisse, des hohen Ofendruckes und der an der Einbringstelle vorherrschenden hohen Temperatur ist diese Art des Einbringens ganz besonders für die Zuführung von Brenn bzw. Reaktionsmaterial in die Druckzone eines Schachtofens für die Rohstahlerzeugung vorteilhaft.

Um Verstopfung am Eingangsbereich in die Lanze 6 zu vermeiden, wird eine Förderschnecke 5, welche im Durchmesser an den Innendurchmesser der Lanze 6 angepasst ist, dazu verwendet, um Material aus dem Förderbereich mit größerer Querschnittsfläche in die Lanze, welche einen vergleichsweise sehr geringen Förderquerschnitt aufweist, einzubringen. Auf Grund ihres kleinen Durchmessers muss die Förderschnecke 5 verhältnismäßig schnell drehen. Das bei hohen Schneckendrehzahlen auf Grund von Fliehkraft problematische Füllen der Wendelzwischen- räume mit dem zu fördernden Material wird durch das Strömen von Luft aus dem Druckbereich p1 im Förderkanal in den Druckbereich p2 im Ofen wesentlich verbessert. Wenn die Lanze 6 einfach nur gerade ist, braucht mittels der Förderschnecke 5 nur in ihren Anfangsbereich hinein gefördert zu werden. Durch die sehr schnell drehende Förderschnecke 5 wird das Material verstärkt aufgelockert womit das Abbrandverhalten verbessert wird. An Stelle der Förderschnecke 5 kann als druckfrei arbeitender mechanischer Förderer auch ein Schleuderrad 15 (Fig. 3) verwendet werden. An ein solches, sich motorisch angetrieben schnell drehendes, mit Schaufeln oder ähnlichen am Umfang vorstehenden Teilen ausgestattete Rad, wird der Fluss aus zu förderndem Material herangeführt und durch die Schaufeln oder ähnlichen Teile in kleine, getrennte Einzelchargen zerteilt und durch Fliehkraft weggeschleudert.

Dadurch, dass der Materialtransport vom Vorratsbehälter 2 zur Einbringungsstelle am Ofen vorwiegend durch mechanische Fördermittel erfolgt und nicht wie bei vorbekannten Bauweisen mittels Druck bzw. Druckluft, wird die Förderfunktion sehr viel unabhängiger von den genauen Eigenschaften des zu fördernden Materials.

Dadurch, dass gemäß Fig. 1 und Fig. 2 nur im letzten Teil des Förderstranges unter Zuhilfenahme vorn Förderluft gefördert wird, kann die Menge an erforderlicher Förderluft im Verhältnis zur Menge des zu förderndem Materials erforderlichenfalls auch sehr gering eingestellt werden. Damit wird gegenüber einem stärker auf Förderluft basierenden Materialtransport die Steuerung der Reaktion im Ofen weniger vom Fördermechanismus beeinflusst.

Die Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von jener gemäß Fig. 1 dadurch, dass vor der letzen Förderschnecke 5, welche unterstützt durch einen Luftstrom in die Lanze 6 fördert, ein flexibler Schneckenförderer 13 angeordnet ist. Dieser besteht aus einer flexiblen achslosen Förderschnecke und einem diese umgebenden Schlauch. Eine derartige Ausführung ist gegenüber einer starren Ausführungsform vorteilhaft, da damit die an der Einbringstelle in den Ofen oftmals erforderlichen Wartungsarbeiten rascher durchgeführt werden können.

In Fig. 2 ist durch die strichliert angedeutete Druckluftleitung 24 symbolisiert, dass die Förderluft entweder direkt an der Lanze dem Förderstrang zugeführt werden kann, oder schon zu Beginn des flexiblen Abschnittes der Förderstrecke. Unter Umständen kann der flexible Schneckenabschnitt auch durch einen Schlauch allein, ohne darinnen angeordnete Förderschnecke realisiert werden. In Fig. 3 ist eine Variante der Erfindung skizziert, bei welcher die Zuführung vom Außenbereich mit dem Druck pθ in den Förderbereich p1 nicht mittels eines diskontinuierlich zu befüllenden Vorratsbehälters 2, sondern kontinuierlich oder quasikontinuierlich mit Hilfe einer ausreichend druckdichten Pumpe 12 erfolgt. Pumpen für derartige Anwendungen sind beispielsweise unter der Bezeichnung Feststoffkolbenpumpe erhältlich. Von der Pumpe 12 gelangt das zu fördernde Material über einen Schlauch zu einem in diesem Beispiel als Schleuderrad 15 ausgebildeten, drucklos arbeitenden mechanischen Förderer. Dieses, sich motorisch angetrieben schnell drehende, mit Schaufeln oder ähnlichen am Umfang vorstehenden Teilen ausgestattete Rad, zerteilt den gegebenenfalls durch den Druck der Pumpe 12 gebildeten Strang aus Material wieder in kleine, getrennte Einzelchargen und schleudert diese in die Lanze 6, durch welche sie in den Ofenraum 7 gelangen. Die Bewegung des Materials in und durch die Lanze 6 wird wiederum durch einen Luftstrom unterstützt, welcher erzeugt werden kann, indem in den Förderstrang vor dem Beginn der Lanze 6 mittels einer Pumpe 27 Luft oder Gas eingedrückt wird. Zwischen der Pumpe und der Einbringstelle am Ofen könnten natürlich noch weitere mechanische Förderer angebracht sein.

In Fig. 4 ist veranschaulicht, dass es nicht ausgeschlossen ist, in jenem Förderstrang, welcher von der Außenluft abgeschlossen ist, durch Teilstrecken 8 Material auch mittels Förderluft zu fördern. Vor allem bei sehr weiten Förderstrecken und unkomplizierten Materialien kann das durchaus sinnvoll sein. Bevorzugt für verzweigungsfreie und gerade Streckenabschnitte kann man eine pneumatische Förderung, also eine Förderung mittels Förderluft einrichten. Damit dadurch nicht zu viel Luft eingeblasen wird, kann wie in Fig. 4 skizziert, Förderluft nach Ende derartiger Strecken 8 auch wieder mittels einer Pumpe 26 abgesaugt werden.

Vor allem dann, wenn die Zuführung in den Ofenraum auch über eine größere Querschnittsfläche erfolgen kann und wenn in dem an den Zuführbereich angrenzenden Teil des Ofenraums keine sehr hohen Temperaturen herrschen, kann die Einbringung des Materials in den Ofenraum auch ohne Förderluft erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind ist besonders vorteilhaft für die Einbringung von granulären, trockenen oder nassen Abfall und Reststoffen in Öfen anwendbar, da genau diese Stoffe bzw. Stoffgemische in ihrer Konsistenz starken, oft kaum vorher bestimmbaren Schwankungen jener physikalischen Eigenschaften unterliegen, welche „Fließfähigkeit" und „Förderfähigkeit" beeinflussen und da das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung extrem robust gegenüber derartigen Schwankungen funktioniert.

An Öfen bei denen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft anwendbar sind, sind Öfen für die Zementherstellung und ganz besonders Hochöfen für die Rohstahlerzeugung zu nennen. Bei beiden Öfen können Abfall und Reststoffe nutzbringend und umweltschonend mit dem zusätzlichen Effekt der Einsparung von fossilen Energieträgern verbrannt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können mehr und unterschiedlichere Abfall und Reststoffe unter wirtschaftlichen Bedingungen dieser Nutzung zugeführt werden. Bei den besonders schwierigen Verhältnissen an Hochöfen kommt die Robustheit der Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonderst gut zu Geltung.

Es ist vorteilhaft, zumindest in jenem Bereich des von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes der Förderstrecke, welcher von der Lanze 6 entfernt liegt und in welchem drucklos mechanisch gefördert wird, eine inerte Atmosphäre vorzusehen. Damit können sehr einfach Brände und Explosionen im Förderstrang verhindert werden. Beispielsweise kann dazu mittels der Pumpe 21 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 kontinuierlich eine geeignete Menge Stickstoff oder CO2 oder Luft mit reduziertem Sauerstoffanteil in den Vorratsbehälter 2 und damit in den Förderstrang zugeführt werden. Falls man für die Lanze 6 darüber hinaus eine größere Menge Fördergas pro Zeit oder ein andersartiges Fördergas benötigt, kann man dieses durch die weitere Pumpe 22, welche gezielt in den Endbereich des Förderstranges pumpt, zusätzlich hinzufügen. In sehr vielen Anwendungsfällen ist es erforderlich, das in den Reaktionsofen zu fördernde Material aus unterschiedlichen Einzelkomponenten zusammen zu mischen und/oder es durch Durchmischen bzw. Rühren in förderfähigen Zustand zu bringen bzw. in förderfähigem Zustand zu halten. Entzündungs- und Explosionsgefahr die bei derartigen Misch oder Rührvorgängen auftreten kann, wird elegant vermieden, wenn dieses Mischen bzw. Rühren im Vorratsbehälter 2 durchgeführt wird und wenn dazu der Vorratsbehälter 2 in besagter Weise mit einer inerten Atmosphäre befüllt ist. Der Vorratsbehälter 2 kann dazu selbst als sich drehender, gegen Außenluft entsprechend abgedichteter, ggf. unter Überdruck stehender Trommelmischer ausgeführt sein und/oder ein Rührwerk beinhalten.

Claims

uϋ.uü.<:uυa 02081-09 Ki/buHimmelfreundpointner, KurtA -4612 SchartenÖSTERREICHVERFAHREN UND VORRICHTUNG FÜR DAS ZUFÖRDERN VON FÖRDERFÄHIGEN MATERIALIEN ZU REAKTIONSÖFENPatentansprüche

1. Verfahren zum Zufördern von förderfähigen Materialien zu einem Reaktionsofen durch einen von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen, über ein Verbindungsrohr in den Ofenraum mündenden Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien (1) aus dem druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraum in den Ofenraum (7) hinein durch ein als Lanze (6) ausgebildetes Verbindungsrohr gefördert werden, wobei die Lanze eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist, wobei aus dem der Lanze vorgelagerten Bereich des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes ein Luft oder Gasstrom in den Ofenraum (7) fließt und wobei durch einen drucklos arbeitenden mechanischen Förderer (5, 15) in den Anfangsbereich der Lanze hinein gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch eine achslose Förderschnecke (5) in den Anfangsbereich der Lanze (6) gefördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Schleuderrad (15) in den Anfangsbereich der Lanze (6) gefördert wird.

4. Verfahren nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seite des drucklos arbeitenden mechanischen Förderers her die Spitze eines spitzen, hohlen Körpers an den Eingangsbereich der Lanze heranragt und dass im Bereich der Spitze dieses Körpers aus einer oder mehreren Öffnungen Luft bzw. Gas ausströmt, welches in dem Körper unter einem höheren Druck steht, als der Gasdruck im Ofenraum (7) ist.

5. Verfahren nach einejm der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien über eine Schleuse und einen Vorratsbehälter (2), dessen Innenraum im Betriebszustand mit dem von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen Hohlraum verbunden ist, in diesen Hohlraum eingebracht werden und darin in zumindest einem Streckenabschnitt, welcher sowohl vom Vorratsbehälter als auch vom Ofen entfernt liegt, mit zumindest einem drucklos arbeitenden mechanischen Förderer (3, 13) gefördert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes mittels achslosen Förderschnecken (3, 13) gefördert wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass damit Abfall und/oder Reststoffe einem Reaktionsofen zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass damit Material in die Druckzone eines Schachtofens zur Rohstahlerzeugung zugeführt wird.

9. Vorrichtung zum Zufördern von förderfähigen Materialien zu einem Reaktionsofen durch einen von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen, über ein Verbindungsrohr in den Ofenraum mündenden Hohlraum, dadurch gekenn- zeichnet, dass aus dem druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraum in den Ofenraum (7) hinein ein als Lanze (6) ausgebildetes Verbindungsrohr mündet, wobei die Lanze eine gegenüber dem vorgelagerten Förderstrang verringerte Querschnittsfläche aufweist, dass in dem der Lanze vorgelagerten Bereich des druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraumes ein gegenüber dem Ofenraum erhöhter Luft bzw. Gasdruck herrscht, und dass in diesem Hohlraum vor der Lanze (6) ein in deren Anfangsbereich hinein wirkender, drucklos arbeitender mechanischer Förderer (5, 15) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderschnecke (5) am Anfangsbereich der Lanze (6) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (5) achslos ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleuderrad (15) am Anfangsbereich der Lanze (6) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Schleuse für die Materialien und einen Vorratsbehälter umfasst, wobei der Vorratsbehälter im Betriebszustand mit dem von der Außenluft druckdicht abgeschlossenen Hohlraum verbunden ist, und wobei in diesem Hohlraum in zumindest einem Streckenbereich, welcher sowohl vom Vorratsbehälter als auch vom Ofen (7) entfernt liegt, zumindest ein drucklos arbeitender mechanischer Förderer (3, 13) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der drucklos arbeitende mechanische Förderer (3, 13) eine achslose Förderschnecke ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der druckdicht von der Außenluft abgeschlossenen Hohlraum mit inertem Gas befüllt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der druckdicht von der Außenluft abgeschlossene Hohlraum einen als Mischer ausgebildeten Vorratsbehälter (2) umfasst.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seite des drucklos arbeitender mechanischer Förderer (5, 15) her die Spitze eines spitzen, hohlen Körpers an den Eingangsbereich der Lanze (6) heranragt, dass besagte Spitze mit mindestens einer Öffnung versehen ist und dass in dem spitzen, hohlen Körper ein Gasdruck herrscht, welcher höher ist als der Gasdruck im Ofenraum (7).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die geförderten Materialien (1) Abfall und/oder Reststoffe sind die einem Reaktionsofen zugeführt werden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (6) in die Druckzone eines Schachtofens zur Rohstahlerzeugung mündet.